以甲烷和氧气为前驱体，二茂铁为催化剂，采用气相爆轰法在密闭反应管中合成多壁碳纳米管。运用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜、Raman光谱等手段对多壁碳纳米管进行形貌表征和物相、成分分析。结果表明：所制备的多壁碳纳米管呈弯曲缠绕状，管径分布在20~50 nm，长度达数微米，具有优异的管状结构，并且石墨化程度较高；碳纳米管中除含碳元素外，还包含少量纳米铁颗粒，且产物中含有少量碳化铁。XRD分析表明，爆轰反应发生后催化剂被分解、还原为金属单质。根据实验结果和理论分析，提出了气相爆轰法合成碳纳米管的机理。

通过对化学气相沉积方法获得的碳膜微球进行高温高压处理，在约8 GPa、1 600 ℃的条件下制备了类金刚石异质实心微球样品，芯轴为钼球。根据金刚石和钼的体积随压力及温度的变化规律，设计并优化了样品制备的温度-压力路径，以降低因类金刚石膜层与钼球的体弹模量及热膨胀系数差异而导致的残余应力。拉曼光谱测试结果表明，样品膜层具有明显的1 332 cm^-1金刚石特征峰，高温高压有效地消除了存在于初始碳膜微球中的反式聚乙炔，同时降低了膜中残余应力，产生了有利于提高类金刚石膜强度的压应力；扫描电子显微镜测试结果表明，样品球形度良好，平均直径约2 mm，类金刚石膜表面平均晶粒尺寸约为100 nm，膜厚约为20 μm；原子力显微镜测试结果表明，类金刚石膜层的表面粗糙度为647 nm。

毫秒级快速压缩对材料结构和性质的影响研究仍处于起步阶段，提高快速压缩实验技术水平、持续深入地开展快速压缩下材料的高压物性和新材料制备研究具有重要的科学意义。介绍了4种毫秒级快速压缩实验技术，简述了快速压缩技术在材料科学中的应用，包括制备非晶材料、测量Grüneisen参数和W-J参数、研究相变动力学。

为了研究新型锆钛合金47Zr45Ti5Al3V在空间微小碎片环境中的适用性，采用激光驱动微小飞片超高速撞击方式，开展了微小飞片单次和累积多次超高速撞击实验。采用表面轮廓仪测量了撞击坑深度，由此获得了在撞击速度范围内撞击坑深度与飞片速度、累积撞击次数的关系。通过扫描电镜和透射电镜研究了撞击坑周围的微观组织结构和形貌，发现在撞击坑周围没有形成微空洞、微裂纹、绝热剪切带等缺陷，也没有观测到明显的细化晶粒。此外，X射线衍射谱显示撞击坑周围仍然保持α和β两相结构，但是α→β相变使β相的含量增加。可以认为，新型合金47Zr45Ti5Al3V在超高速撞击后仍具有稳定的组织结构和机械性能，在空间微小碎片环境中具有较好的应用前景。

为研究材料硬度对30CrMnSiNi2A钢动态本构与损伤参数的影响，基于万能材料试验机、分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置，研究了4种不同硬度30CrMnSiNi2A钢的准静态和动态力学性能。利用屈服强度与应变率、等效塑性应变的关系确定了Johnson-Cook强度模型参数，通过失效应变与应力三轴度、应变率的关系确定了Johnson-Cook失效模型参数，分析了强度模型和失效模型中参数的变化规律。结果表明：随着硬度的增加，30CrMnSiNi2A钢的塑性减弱，脆性增强，应变率敏感性减弱；硬度对30CrMnSiNi2A钢的动态本构与损伤参数有显著影响。

在细观层次上，可将混凝土看作由水泥砂浆、粗骨料和界面相组成的三相复合材料。为探讨界面相对混凝土动态力学特性的影响，编写了含界面相的圆形骨料随机分布程序，并对具有不同界面相厚度的混凝土动态破坏过程进行模拟，揭示界面相厚度、粗骨料大小、粗骨料体积分数和试件尺寸对混凝土动态特性的影响规律。研究表明：与普通混凝土相同，含界面相的混凝土表现出明显的尺寸效应；随着界面相厚度的增大，混凝土承载能力逐渐减小；保持界面相厚度和粗骨料尺寸不变时，随着粗骨料体积分数的增加，混凝土承载能力呈先增大后减小趋势；保持粗骨料最小粒径和界面相厚度不变时，随着粗骨料最大粒径的增大，混凝土承载能力呈先增大后减小趋势。

混凝土材料的动态压缩强度具有明显的应变率效应，而且在低、高应变率下压缩强度的动态强化因子(Dynamic Increase Factor，DIF)与应变率的关系具有明显的区别。参考近30余年相关文献中大量的混凝土动态压缩实验数据，结合理论分析，探讨了在不同应变率阶段混凝土压缩强度DIF的变化规律，分析准静态压缩强度对压缩强度DIF的影响规律。最后对实验结果进行拟合，得到混凝土材料在不同应变率区间内压缩强度DIF的预测表达式。研究表明：混凝土材料的压缩强度DIF随着应变率的增加呈递增趋势，具有相似的线性关系；压缩强度DIF曲线按照斜率变化分为3个阶段，且在高应变率下斜率最大；不同准静态压缩强度的混凝土DIF随应变率变化的规律有少许区别，但它们之间没有明显的界限，DIF随应变率递增的趋势与准静态压缩强度没有明显的联系。

针对广泛应用于包装运输和侵彻试验等工程领域的俄罗斯红松，实验研究了其在准静态载荷下的应力-应变关系和破坏模式。结果表明：俄罗斯红松在弦向和径向的变形均经历弹性变形、塑性变形和密实化3个阶段，而轴向在达到屈服极限后经历较小的塑性变形，然后发生破坏失效；弦向和径向破坏以沿纤维方向解离为主，而轴向破坏以扭结破碎为主。采用分离式霍普金森压杆装置，在500~5 000 s^-1的应变率范围内对俄罗斯红松进行了高应变率动态压缩实验。结果表明：与弦向和径向相比，轴向初始屈服应力对应变率更敏感；随着应变率的升高，径向平台应力比弦向增加得更快；弦向和径向的吸能能力随应变率的增加逐渐提高，而轴向则逐渐下降；动态载荷下的破坏模式与准静态载荷下的破坏模式具有较高的相似性。

结合实验对所采用的计算程序和损伤模型进行验证，在此基础上开展了爆轰加载下锡材料连续层裂损伤机理研究。结果显示：锡靶板的破坏模式与加载强度、加载波形以及靶板的几何结构相关；材料初始微结构的作用反映在对临界截止孔隙度的影响上，进而影响靶板的损伤破坏；损伤模型中临界截止孔隙度越大，靶板的破坏程度越小。此外，材料拉伸、压缩损伤的计算结果与相应实验结果的对比显示，材料的损伤主要以拉伸损伤破坏为主。

利用AUTODYN对不同速度装药的空中爆炸冲击波场进行数值计算, 定量研究运动装药空中爆炸冲击波场特性。仿真结果表明:装药速度对冲击波场的时空分布有较大影响, 爆炸初期冲击波场的移动速度和位移与装药速度正相关; 动爆冲击波场为空间非均匀分布, 超压值随着与装药运动方向夹角的增大近似呈余弦变化, 由大于静爆超压值逐渐降低为小于静爆超压值, 且变化幅度均随装药速度的增加而增大。最后, 分析了动爆与静爆冲击波场的关联特性, 建立了动爆冲击波超压的工程计算模型, 模型计算结果与动爆试验结果及仿真计算结果吻合较好。

磁驱动斜波压缩作为一种新颖的加载技术受到冲击动力学界的关注。对磁驱动斜波压缩实验过程进行了分析, 给出了Lagrange正向数据处理的误差传递公式, 并对反向积分数据处理的实验不确定度进行了评估。正向分析和反向积分计算得到的实验不确定度一致。磁驱动斜波加载实验获得的材料声速的相对不确定度小于1.5%, 应力的相对不确定度小于2.5%, 表明磁驱动平面斜波压缩实验技术是一种可靠的精密物理实验技术。

为了揭示氮气和水蒸气抑爆化学动力学机理, 更有效地抑制瓦斯爆炸的发生, 采用化学动力学软件研究了不同浓度氮气和水蒸气条件下瓦斯爆炸压力、温度和达到最大压力的时间, 对比了不同浓度的氮气和水蒸气对瓦斯爆炸主要基元反应速率的影响, 分析了氮气和水蒸气的抑爆机理。研究表明, 氮气和水蒸气的加入能有效抑制瓦斯爆炸基元反应速率, 水蒸气对基元反应速率的抑制效果优于氮气, 且水蒸气的加入会增大系统中OH·自由基的含量。研究结果对揭示氮气和水蒸气的抑爆机理具有一定理论意义。

针对一种密度为5.2 g/cm³的活性材料, 用57 mm口径火药炮发射飞片撞击活性材料产生平面冲击波的加载方式, 首次采用组合式电磁粒子速度计测量了活性材料的粒子速度历程, 同时获得了活性材料内部冲击波的传播轨迹。研究表明, 在高速飞片撞击情况下活性材料可以发生反应, 但是反应速率较慢, 释能过程较长, 反应无法自持。将活性材料与PBX 9502炸药以及惰性材料的粒子速度历程进行对比发现, 活性材料的反应发展过程介于炸药与惰性材料之间。该研究方法可以用于研究其他活性材料反应特性, 相应的研究结果可以为活性破片战斗部的活性材料选择以及活性破片设计提供参考。

利用数值模拟和实验方法, 研究了以铜叠氮化物微装药为基础的微机电系统(MEMS)起爆传爆序列的材料类型对飞片形貌的影响。结果表明:钛适合作为飞片材料, 而铜、铝、聚酰亚胺不适合作为飞片材料; 飞片形貌与材料的力学性能密切相关, 金属飞片的完整性主要取决于有效塑性失效应变, 而非金属飞片的完整性则主要取决于杨氏模量。

为研究着靶速度、着靶角度、靶板厚度和弹体截面形状对易碎穿甲弹引燃特性的影响, 在对易碎穿甲弹引燃特性分析的基础上, 开展了不同条件下钨合金易碎穿甲弹对0号柴油的穿甲引燃实验。结果表明:弹体的引燃特性随着着靶速度的增加而提高; 在一定范围内, 靶板厚度的增大有利于提高弹体的引燃特性, 但是随着靶板厚度的进一步增大, 弹体的引燃特性减弱; 在不同着靶速度和着靶角度下, 三角形截面易碎穿甲弹较等截面面积和弹长的圆形截面易碎穿甲弹有更好的引燃特性。

配制了含有不同比例抑爆剂的抑爆高闪点喷气燃料, 利用液体燃料燃爆性能评价装置测得油样在0.343、0.687、1.030、1.373和1.717 MPa喷雾压力条件下的爆炸参数。结果表明:喷雾压力越高, 油样燃烧爆炸越充分; 油样中的抑爆剂含量越高, 抑爆性能越好。进一步利用马尔文实时喷雾粒度分析仪研究了在喷雾压力为1.717 MPa时油样雾滴的粒径分布情况。根据实验结果, 给出了油样雾化性能和抑爆效果的内在联系, 并对抑爆高闪点喷气燃料的抑爆机理做出了解释。

通过深入研究增强型电荷耦合器(ICCD)中的关键单元——耦合器、快脉冲电源和精密延时同步控制单元, 自行研制了一套可见光ICCD系统。测试结果表明:ICCD的最短曝光时间为5 ns, 像面空间分辨率优于37 lp/mm。将该ICCD应用在透射式纹影测试光路上, 进行了高压击穿空气放电考核实验, 获得了清晰的实验图像。实验结果表明, 所研制的可见光ICCD的成像质量较高, 可满足等离子体放电、喷射物分析、生物体发光、激光诱导荧光等瞬态超快过程诊断需求, 应用前景广阔。

运用LS-DYNA计算程序, 采用有限元方法模拟了在平衡炮发射过程中次口径战斗部的运动过程, 通过在推板组件上施加发射药燃烧产生的载荷, 计算了试验辅件在膛内运行过程中的受力情况, 并对其强度进行了校核。结合试验结果, 验证了平衡炮次口径发射试验辅件在膛内运行的安全性。该分析可为平衡炮及其他火炮的次口径发射技术研究提供参考。

采用极端高静压(700~1 200 MPa)处理鲜切胡萝卜片, 以热处理和未经处理的样品为对照, 对其质地特性和细胞壁微观结构进行对比分析, 并探究了处理后的样品在贮藏期间(7 d)质地和细胞壁结构的变化。结果表明:与未处理样品相比, 经700、800、900、1 000、1 100和1 200 MPa高静压处理2 min后, 胡萝卜硬度分别下降67.65%、72.17%、67.30%、74.05%、77.67%和62.46%, 硬度变化与压力变化并无显著相关性; 在处理压力不大于1 000 MPa时, 胡萝卜硬度随处理时间的延长而降低; 经不同强度的高静压处理后, 胡萝卜切片的胶黏性和回弹力都显著下降(P＜0.05), 且细胞壁发生不同程度的破裂; 在贮藏期间, 处理后的样品硬度随贮藏时间的延长而逐渐降低, 与刚处理的样品相比, 细胞壁中的果胶发生明显降解, 细胞壁持续溃散, 刚性结构消失。