网状聚氨酯泡沫在众多领域中用途广泛,发展前景十分广阔。该材料通常由闭孔聚氨酯泡沫经爆燃网化处理制备而来。目前,爆燃网化工艺中生产参数的确定与控制缺乏理论指导。本文围绕聚氨酯泡沫爆燃网化工艺破膜与熔膜过程中的科学问题,对薄膜材料在均布载荷下的力学响应及极限载荷分析、柔性多孔障碍中爆燃火焰的传播特性以及材料的熔膜特性三方面进行了研究。破膜过程是采用气压差实现聚氨酯泡沫窗膜破裂的过程,有助于可燃气体的充分扩散及爆燃火焰的持续传播,是聚氨酯泡沫熔膜网化的前提条件。由于聚氨酯高分子泡沫发泡原料与发泡工艺的不同,材料屈服应变参数的变化范围较大。本文将小屈服应变聚氨酯薄膜破膜过程简化为周边夹紧球帽状薄膜在均布压强载荷下的具有大形状变化的力学分析问题。基于材料理想刚塑性强化的假设,提出了针对大形状改变问题的基于动坐标的连续极限分析方法（MSLA,Moving-Coordinates-Based Sequential Limit Analysis）用于极限载荷的计算。通过与有限元方法结果的对比,验证了MSLA方法的准确性（计算偏差2.68%）。MSLA方法可以在较广的初始屈服强度、强化系数、强化指数参数变化范围内,准确地反映结构的载荷-中心挠度响应及极限荷载。与有限元方法相比,MSLA方法具有计算速度快的明显优势,计算时间缩减43%。为了对不同屈服应变的聚氨酯薄膜材料在均布载荷下的力学响应特性进行全面的解析,本文针对大屈服应变聚氨酯薄膜破膜压力控制问题,提出了基于弹性假设的解决大形状改变问题的连续变分法（SVM,Sequential Variational Method）。通过与传统变分法及有限元方法计算结果的比较,验证了连续变分法的准确性（计算偏差为0.75%）。SVM方法能够在较大的几何与材料参数变化范围内,有效地反映具有大形状变化的大屈服应变球帽膜结构的载荷-中心挠度响应及相应的极限载荷。以极限载荷计算值较小为标准选定MSLA法或SVM法,可对屈服应变参数在全范围区间的材料进行极限载荷的计算,为破膜工艺过程中容器内压的控制提供准确的调节参数,提升工艺过程的可靠性。为了揭示爆燃熔膜过程中爆燃火焰过早熄灭及材料坍塌的产生机理,本文采用实验方法对聚氨酯柔性多孔障碍中爆燃火焰的传播与熄灭特性进行了研究。搭建了受限空间爆燃测试平台,在不同材料几何参数及混合气体初始压力条件下,记录爆燃火焰熄灭、材料坍塌现象,并测定了爆燃压力、火焰熄灭位置、材料开孔层数比等参数。实验表明:由于泡沫材料的吸热作用,爆燃熔膜工况爆燃压力较空场爆燃工况有所降低,峰值压力出现时间延后;爆燃火焰在聚氨酯泡沫材料作用下中途熄灭是保护泡沫材料不坍塌的关键条件。但是,爆燃火焰过早熄灭将导致材料开孔层数比过小（小于10%）。材料厚度、孔径的增加,材料离点火点距离、充入气体初始压力的减小,将缩减火焰熄灭位置离点火点的距离,降低材料的开孔层数比。此外,区别于刚性多孔介质,小孔径聚氨酯多孔介质内爆燃火焰更不易中途熄灭。针对实验方法受测试手段的限制无法对瞬态温度、压力场和熔膜开孔度等参数进行测定的问题,本文建立了爆燃熔膜过程数值仿真模型以解析聚氨酯泡沫爆燃熔膜过程中材料熔膜特性与爆燃火焰传播的复杂耦合关系。将不规则聚氨酯泡沫多孔结构简化为二维八边形连续密闭网状结构,并确定了符合爆燃熔膜过程特性的基本控制方程、湍流模型与燃烧模型。基于多孔介质流动模型,描述了材料的相变、形变状态及相变吸热能力。同时,定义了开孔度及开孔度增长率、火焰锋面位置及传播速度、爆燃压力及升压速率三类参数作为热力过程分析的关键特征参数与评价指标。在保证爆燃火焰中途熄灭且开孔层数比大于10%（材料不坍塌且不过早熄灭）的工况下,本文对爆燃熔膜过程中材料的熔膜特性进行了仿真研究。通过实验数据与仿真结果的对比分析,验证了爆燃熔膜过程数值仿真模型的准确性。通过典型工况中爆燃压力、熔膜开孔度、火焰锋面位置参数之间及三者随时间变化率之间的对照分析,揭示了爆燃熔膜过程中爆燃火焰传播特性与材料熔膜特性的阶段性对应关系及变化趋势。参数分析的结果表明:材料的结构几何参数及初始气体压力参数将影响爆燃熔膜过程各阶段中火焰传播与材料熔膜的具体表现。整体而言,材料孔径与厚度的减少,容器内混合气体初始压力的增加,不仅可以提升熔膜效果,亦能够缩减材料达到熔膜过程最大开孔度的时间;而增加材料距点火点的距离,虽然能够提升材料的开孔度,但也延长了材料达到最大开孔度的时间。实际生产参数应随着泡沫材料孔径参数的变化而改变,提高混合气体的初始压力,削减容器内材料的厚度,适当增加材料内边缘与点火点的距离,能够有效提升网状聚氨酯泡沫的开孔效果与生产效率。同时,给出了本文对爆燃网化技术的研究在实际工程中的应用本文的研究可为聚氨酯泡沫爆燃网化工艺生产参数的调控提供理论依据,为该工艺过程中存在的能源浪费及生产效率低下的问题提供理论指导。