6061铝合金是铝内胆、碳纤维、全缠绕气瓶的重要原材料，其氢气相容性直接影响气瓶的安全可靠性，但目前缺少国产6061铝合金的氢气相容性数据。为研究高压氢气对国产6061铝合金力学性能的影响，选取2种热处理工艺的国产6061铝合金在高压氢气环境下进行慢应变速率拉伸试验和疲劳裂纹扩展试验。试验结果表明，国产6061铝合金具有良好的氢气相容性，氢气对慢应变速率拉伸性能和疲劳裂纹扩展性能的影响均较小。同时，热处理工艺对6061铝合金氢脆敏感性无明显影响。

基于国产铰链式六面顶压机二级6-8型静高压装置，采用去尖3节式36/20结构，设计了一种“桥式”结构的石墨加热组装，通过高压原位温度测量获取加热功率与温度的对应关系，得到了稳定的p-T(2.5~10.4 GPa，0~1 650/1 800 ℃)区域。同时样品腔体直径可以达到13 mm，实现了厘米级大样品的高温高压制备。讨论了组装的电阻与温度之间的关系，并分析了电阻变化的原因。通过对样品烧结情况的表征，来反映腔体的温度分布情况。研究工作对基于国产铰链式六面顶压机的二级6-8型静高压装置的加热设计有一定的参考意义，并具有良好的实用性。

氮化铝镓(Al_xGa_1-xN)合金是重要的半导体材料，在发光二极管和紫外探测器等领域都有广阔的应用前景。对高铝成分Al_xGa_1-xN合金的高压行为研究还较为稀少。利用原位拉曼光谱对高铝成分的Al_xGa_1-xN合金与本征的GaN和AlN进行了对比研究。结果表明，Al原子掺杂引起GaN亚晶格的收缩效应与对本征GaN施加外部正压力的作用效果等效，引起AlN亚晶格的拉伸效应与对本征AlN施加外部负压力的作用效果相似。Al原子掺杂引起Al_0.86Ga_0.14N晶格的收缩效应在晶胞c轴方向上更显著。研究还发现，Al原子掺杂对类AlN拉曼声子振动模高压行为的影响比类GaN更明显。

采用金刚石对顶砧(DAC)高压产生装置，结合同步辐射X射线衍射(XRD)，对钴酸锂(LiCoO₂)粉末样品进行室温下原位高压X射线衍射实验，最高压强达到20.3 GPa。研究结果表明：在20.3 GPa下，LiCoO₂的晶体结构非常稳定，并没有发生结构相变；在20.3 GPa范围内测量了晶体沿不同晶轴a、c方向的压缩比，发现LiCoO₂沿c轴方向的压缩率是沿a轴方向的4.5倍；使用二阶Birch-Murnagha方程拟合出钴酸锂样品的等温状态方程。另外还采用高压原位交流阻抗谱技术(EIS)，测量了不同压强下钴酸锂中锂离子导电率，最高压强达到16.8 GPa时，发现在实验的压强范围内，随着压强的增加，离子导电率减小。最后将高压下锂离子的电导率与钴酸锂的晶体结构进行联系，进一步阐述了高压下钴酸锂的微观结构和电学性能之间的关系。

为了研究射流与靶板间的反应对其破甲性能的影响，选用钛合金药型罩分别对纯铜及45钢两种材质的靶板进行静破甲试验。研究结果表明：与钛合金反应不剧烈的纯铜靶板，静破甲试验后的破孔孔径较大，穿深较高；而与钛合金反应较为剧烈的45钢靶板，静破甲试验后的破孔孔径较小，穿深较低。对静破甲试验后纯铜靶板及45钢靶板进行了微观组织分析，研究了钛合金药型罩分别对纯铜靶板及45钢靶板的破甲特性及破甲机理，并探讨了射流与靶板间的反应对其破甲性能的影响。

利用动高压实验装置二级气体炮和5层阻抗梯度飞片，在2.12和5.02 km/s的碰撞速度下测量了93钨样品的自由面速度，同时基于冲击波理论对实验测量的自由面速度进行了解读。高温高压下93钨的偏Hugoniot状态方程分析表明，在较低的碰撞速度下多次压缩后93钨的压强和温度要高于单次Hugoniot压缩的压强和温度，而在较高的碰撞速度下截然相反，其主要原因是93钨在多次加载过程中Hugoniot参数和相对压缩性发生了变化。

为了研究弹头形状对穿甲性能的影响，对直径20 mm的刚性动能弹丸垂直穿透12 mm厚度的Weldox 460E钢板进行了数值模拟。保持弹丸的质量和直径不变，锥头弹丸的锥角θ变化范围为10°~180°，卵头弹丸的曲径比ψ变化范围为0.5~4.0，考虑摩擦效应，研究了177~500 m/s速度范围内弹头形状的变化对靶板弹道性能与破坏模式的影响。研究结果表明：锥头弹丸的锥角变化对靶板的弹道极限速度有明显影响，当锥角增加到大于临界锥角时，靶板的破坏模式从延性扩孔破坏转变为冲塞破坏；ψ ≥3.0时，卵头弹丸的曲径比变化对靶板的弹道极限速度有明显影响，ψ ≥1.0时，靶板的破坏模式均为延性扩孔破坏；弹头的尖锐程度越大，摩擦效应的影响越大。

利用LS-DYNA软件对扇形单一装药和复合装药驱动破片的作用过程进行了数值模拟，得到预制破片的初速及分布规律，并对不同起爆方式和复合装药参数的扇形装药结构破片驱动特性进行了计算分析。结果表明：数值模拟计算值与试验结果吻合较好，相对于单一装药结构，复合装药能使破片飞散更为集中，且破片的总动能提高了12%以上；通过改变起爆方式和复合装药参数，破片的综合毁伤效能可进一步增强。

基于爆炸式反应装甲与聚能射流的作用机理，致力于设计出对聚能射流干扰能力更强的新型结构的反应装甲，即多层变角度反应装甲。基于ANSYS/LS-DYNA软件，采用数值模拟的方法分析了不同结构的反应装甲对聚能射流的干扰作用，对比了不同夹角的多层变角度反应装甲对聚能射流的干扰作用，以聚能射流在后效板上留下的侵彻痕迹的尺寸为判定不同夹角的多层变角度反应装甲对聚能射流干扰作用的依据。对比分析结果表明：多层变角度反应装甲对聚能射流的干扰作用明显优于V形反应装甲，多层变角度反应装甲中平板装药之间的夹角α=22°时最有利于提高其对聚能射流的干扰能力。

K9玻璃常作为冲击载荷下失效波(破坏波)萌生机制和脆性材料动态断裂特性的研究对象，而当作为冲击窗口材料时，由于冲击压力范围限制，其光学特性研究常被忽略。通过平板撞击实验，结合激光多普勒测速系统(DPS:Doppler Pin System, 激光波长为1 550 nm)，获得了冲击波传播过程中不同光学测试界面运动的速度历史。通过分析原始干涉信号和界面速度剖面的时间对应关系，获得了K9玻璃保持冲击透明性及弹性响应的压力范围。研究结果表明，当冲击压力低于8 GPa时，K9玻璃能保持良好的光学透明性，其动态折射率随密度的变化呈典型线性关系。

利用二级轻气炮测量了聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)在一维平面冲击压缩条件下的响应和光学特性。采用全光纤激光干涉测试技术(DPS)测量样品在冲击加载下的界面粒子速度和冲击波速度，获得了PMMA材料在冲击压力6~50 GPa区间内的高精度冲击Hugoniot数据，冲击波速度不确定度小于1%。同时获得了冲击压缩条件下PMMA样品材料的高压折射率与密度的变化关系以及界面粒子速度修正系数，并实时观测到了PMMA材料中的表观冲击波速度剖面，讨论了冲击波速度剖面与真实冲击波速度的关系。

针对高压微细水射流的喷嘴磨损严重和分辨率很难进一步提高的问题，给出了一种新的射流方案，即气相流约束调控下的微细水射流。通过数值模拟的方法，对该射流方案的射流过程进行研究，并得到了气相流约束下微细水射流的流场分布。研究结果表明，该射流方案是可行的，能有效地减小射流喷嘴的磨损，以及进一步提高微细水射流的分辨率。

混凝土是重要的工程材料，研究其在动态作用下的力学性能具有极其重要的意义与价值。混凝土材料的动态拉伸强度具有明显的应变率效应，而且在低应变率与高应变率条件下的动态强化因子ψ_DIF(DIF:Dynamic Increase Factor)与应变率的关系具有明显的区别。参考现有的相关综述文献，收集近二十余年来大量的混凝土动态拉伸试验结果数据，结合理论分析，探讨了在不同应变率阶段混凝土材料拉伸强度动态强化因子的变化规律, 以及不同试验手段如直接拉伸、动态劈裂与层裂等对拉伸动态强化因子的影响规律。最后对试验结果进行拟合，得到混凝土材料在不同应变率区间时拉伸强度动态强化因子的预测表达式。研究表明：(1)混凝土材料的动态强化因子ψ_DIF随着应变率的增加呈递增趋势，${{\psi }_{\text{DIF}}}-\ln \bar{\dot{\varepsilon }}$具有类似的线性关系；(2)混凝土材料的拉伸强度ψ_DIF值随应变率增加而递增的趋势在3个不同应变率阶段，斜率明显不同，在高应变率时变化趋势最明显；(3)无论是低应变率区间还是高应变率区间，混凝土的动态拉伸强度ψ_DIF值与试验方式(直接拉伸、动态劈裂、层裂及其他方式)并没有明显的关系。

岩石材料的含孔隙、含水等细观特性对其宏观动力学性能有十分重要的影响，进而影响岩石材料的冲击开坑等动力学行为。采用实验研究和数值仿真分析相结合的方法，围绕含水岩石和干燥岩石的动态力学性能，研究岩石材料的冲击飞溅特性和成坑形态。基于高速破片发射平台，开展岩石材料的冲击开坑实验，分析对比含水岩石和干燥岩石在高速冲击下的开坑效应，以及冲击后成坑形态和喷溅效果。基于实验结果，进行了高速冲击开坑数值模拟研究。研究结果表明：在高速冲击开坑中，含水岩石的坑深小于干燥岩石，其形成的圆锥角度和喷溅速度均大于干燥岩石；岩石的细观特性可以很好地反映宏观力学响应，水的存在弱化了孔隙的作用，对岩石材料的动态力学性能有显著的影响。

移动网格方法可以有效提高冲击波阵面计算的分辨率，多年来一直受到数值计算研究领域的关注。针对冲击波在凝聚介质中传播的数值模拟，利用变分原理构建了基于移动网格的自适应算法。移动网格的生成依赖包含控制函数的欧拉方程的迭代计算，通过控制方程从物理域到计算域的映射来求解物理量，并研究了不同移动网格迭代方法对计算效率的影响。数值结果显示了该算法的有效性。

约束空间爆炸载荷主要包含瞬态冲击波和持续时间较长的准静态超压，为了研究泄压口大小对约束空间爆炸准静态超压载荷的影响规律，采用三阶WENO有限差分格式，编写了约束空间内炸药爆炸冲击波三维数值计算程序。利用Sod激波管、双爆轰波碰撞、激波与熵波相互作用等经典算例验证了数值程序的可靠性。基于验证的程序开展了带有泄压口的约束空间内爆炸载荷数值计算。在分析数值计算结果基础上，提出了描述准静态超压载荷简化理论公式，该理论公式与数值计算结果吻合较好。研究结果可为工程抗爆结构设计提供一定的参考和指导。

丙烷是液化石油气的主要成分之一，爆炸下限的丙烷-空气浓度分布及其可燃性是液化石油气安全技术措施的基础。采用Fluent软件，建立三维数学模型，在长径比分别为1、3、5和7的容器内，模拟了爆炸下限的丙烷-空气混合过程和燃烧过程，分析了爆炸下限的丙烷-空气不均匀分布时对混合气体燃烧的影响。实验数据验证了该数值模型的合理性。在重力作用下丙烷-空气浓度分布不均匀，长径比增大，丙烷浓度梯度增大。浓度分布不均匀导致不同的点火位置对爆炸下限丙烷-空气燃烧有影响。容器长径比影响火焰传播，随着长径比增大，非均匀丙烷-空气混合气体超压峰值呈下降趋势，其超压峰值出现的时间变短。

为了研究钨合金六棱柱冲击起爆带壳B炸药比动能阈值，设计并实施了破片冲击带壳B炸药实验。基于实验数据，利用Autodyn-3D建立可信的仿真模型，计算得到了实验条件下的钨合金六棱柱冲击起爆比动能阈值。利用已验证的仿真模型，选取典型的六棱柱破片的外形尺寸，利用“升降法”求得破片的冲击起爆比动能阈值，绘制了相关曲线，并与同等情况下的速度阈值进行比较。结果表明，实验条件下的冲击起爆阈值为34.780 MJ/m²，在炸药及壳体一定的情况下，大长径比破片冲击起爆带壳B炸药的比动能阈值较大。

为避免脱壳穿甲弹出炮管后与炮口制退器的相互干扰，在传统“马鞍形”弹托的基础上研究了一种新型结构弹托。分析了这种弹托的脱壳机理，并对该弹托进行了脱壳试验。研究结果表明，通过调整迎风面倾斜角度、减小迎风槽和背风槽的体积大小、在前定心部开设均匀分布的圆柱形通孔，可以减小弹托的分离角度，避免了弹托与制退器的相互干扰。

基于平板装药与聚能射流的作用原理和应对大口径带隔板侵彻能力更强的聚能装药的需求，通过理论分析和数值模拟的方法，对比研究了单层平板装药、双层平行平板装药和多层平行平板装药对聚能射流的干扰能力，发现随着平板装药层数的增加，多层平行平板装药对聚能射流的干扰能力增强。平板装药之间的距离不仅决定了多层平行平板装药对聚能射流的干扰效果，而且决定了反应装甲的尺寸。采用ANSYS/LS-DYNA3D软件再现平板装药与聚能射流的相互作用的过程，综合对比某一时刻聚能射流的剩余速度、剩余动能、后效，优选出最佳的平板装药之间的距离δ=25 mm时，不仅保证了多层平行平板装药对聚能射流的干扰效果而且能有效控制反应装甲的尺寸和重量，可为后期新型反应装甲的研制提供参考。