激光烧蚀驱动是移除厘米级空间碎片非常有前景的技术，但空间碎片不规则的几何形状对激光烧蚀产生的驱动效果有十分复杂的影响，是目前研究的难点和热点之一。从激光烧蚀驱动目标冲量耦合规律出发，基于通过目标表面顶点的三角化三维重构，提出了一种可以精确计算激光辐照外形不规则目标所产生冲量大小及方向的方法。以立方体、球体和圆柱体3个典型的几何外形规则的目标为对象，验证了该方法的计算精度。利用该方法研究了激光辐照几何外形规则目标和不规则类球体小行星"贝努"产生的冲量规律，给出了在特定激光入射角度下不同几何外形目标产生最大冲量的条件。这一方法和结果对激光烧蚀驱动移除空间碎片技术研究有重要参考作用。

利用金刚石压腔高压装置，在0~20 GPa压力范围对高氯酸钠（NaClO₄）开展室温高压原位拉曼光谱测试，结合密度函数理论，计算NaClO₄几种可能结构的拉曼光谱，研究NaClO₄的压致相变现象，并确定其高压相晶体结构。实验结果显示：常温下硬石膏型结构的NaClO₄在约4 GPa时开始相变，在低压相ClO₄^-四面体内模振动ν₁（A_g）拉曼峰的低波数侧出现新峰，并在ν₂、ν₃、ν₄波数区出现多个新峰，反映高压相仍保持ClO₄^-四面体配位特征；如同NaClO₄低压相，高压相也未观察到离子间的晶格振动峰；相变在6.1 GPa时转变完全，直到最高实验压力19.5 GPa，也没有观察到进一步的相变现象。卸压过程中，于3.1 GPa开始从高压相转变成低压硬石膏相，1.7 GPa时相变完成。对比8.8 GPa实验观察的NaClO₄高压相拉曼光谱和理论计算的8.0 GPa时3种可能高压相（AgMnO₄型、重晶石型和独居石型）的拉曼光谱发现，实验观测结果与计算的独居石型结构基本一致，而与AgMnO₄型结构和重晶石型结构有明显差别。由此确定实验观察的NaClO₄高压相为独居石型结构，与相同结构的典型矿物硬石膏（CaSO₄）于2 GPa转变成独居石结构相一致。上述实验现象表明，NaClO₄在4 GPa左右发生可逆的重构型相变，与文献报道的NaClO₄于2 GPa左右转变成AgMnO₄型结构、于3 GPa左右进一步转变成重晶石型结构不一致，推测可能与他们的样品中含有少量水有关，或与高温高压实验环境有关，高压同时高温也许导致NaClO₄更复杂的变化。研究结果对于理解火星上广泛存在的高氯酸盐是否与火星内部火山作用相关，以及地球内部氯元素在板块俯冲、地幔柱等物质循环过程中的可能变化和作用有所助益。

根据Grüneisen状态方程导出的偏导关系式γ=（K_S/T）（∂T/∂p）_S（其中K_S是绝热体积弹性模量），采用快速增压方法结合中值定理分别在297~494 K和312~608 K温度范围内研究了铝和氯化钠的Grüneisen参数γ随温度的变化关系。在平面对顶压砧模具上设计了内加热的样品组装方式，测量了不同温度下快速增压过程中样品的温升曲线和压力变化曲线，并对温升曲线进行了温度修正，使所得结果更接近绝热压缩过程。实验结果表明：铝和氯化钠在实验温度范围内、压力分别为2.17 GPa和1.46 GPa下，其ΔT/Δp值随着温度的升高而增大；γ值随着温度的升高表现为波动的变化趋势，与温度没有明显的变化关系。

为了研究加权本质无振荡（WENO）格式精度对舱室内部气云爆炸载荷的影响规律，基于FORTRAN平台，采用三、五、七、九阶WENO格式，开发了高精度舱室内部气云爆炸三维数值计算程序。选用Sod激波管、激波与熵波相互作用两个经典算例验证了程序编写的可靠性，并初步考察了不同精度WENO格式的计算性能。采用已验证的程序开展了封闭舱室和泄压舱室内部球体气云爆炸的数值模拟，并探讨了WENO格式精度对爆炸载荷的影响规律。研究表明：舱室内部气云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；WENO格式精度对冲击波载荷影响较大，高阶格式给出更陡峭的峰值，而对形成的准静态超压影响较小。

在用拉格朗日方法模拟二维多介质可压缩流体的运动时，网格发生大变形往往是模拟不能正常进行下去的重要原因。网格动态局域重分可以有效改善网格的畸变程度，使计算得以持续。针对三角形计算网格提出了一种新的动态局域重分方法，包含"对角线交换""长边劈裂""短边融合"和"帽子戏法"4种基本操作，其中前3种操作不仅作用于同种介质内部，还可将其拓展到多介质界面处，与"帽子戏法"一起处理界面附近的大变形网格。在网格动态局域重分后，将旧网格上的物理量映射到新网格上，先计算出新三角形的质量和内能，再根据动量守恒和能量守恒对新三角形的格点速度及内能进行修正。利用该方法对冲击波与气泡相互作用和R-T不稳定性问题进行了数值模拟，取得了良好的效果。在R-T不稳定性算例中，采用同种介质和不同介质两种模型进行对比，模拟结果验证了该方法的有效性。

在范德华力的作用下，纳米颗粒常常会黏在一起。黏在一起的纳米颗粒的分离提纯是纳米领域亟待解决的难题。研究了超声波作用下受到范德华力的两个SiO₂纳米颗粒的分离。假设颗粒处于空气中且是刚性的，给其中一个颗粒施加超声波振动，计算两个颗粒之间的范德华力和距离变化。结果表明，颗粒粒径比、超声波幅值、超声波周期、超声波平均能量密度对颗粒分离产生不同的影响。

低波阻抗材料通常可以用于吸能、缓冲等领域。用分离式霍普金森压杆实验装置测量这类材料的动态本构关系时，并不需要子弹拥有太高的冲击速度，但要求速度稳定，每次实验过程中的速度偏差要小。为此，依据自由落体原理，研制立式分离式霍普金森压杆，通过下落高度精确控制子弹撞击速度。通过夹持入射杆的摩擦力与入射杆重力相等的方法消除入射杆自重对实验结果的影响。通过对PVA（聚乙烯醇）纤维增韧混凝土的动态压缩实验验证该实验装置的可靠性。

为研究预应力陶瓷的抗侵彻性能，利用AUTODYN仿真软件模拟了对SiC陶瓷施加预应力的过程，并开展了长杆弹以不同速度侵彻预应力陶瓷的数值仿真研究，确定了预应力陶瓷的抗侵彻性能。通过对比分析，得到了不同载荷下陶瓷内部的应力分布状态，以及陶瓷抗侵彻性能与预应力的关系。结果表明：对陶瓷施加预应力可以有效提高其抗侵彻能力；但随着加载预应力的进一步提高，即当陶瓷中心部位预应力大于112MPa时，陶瓷的抗侵彻能力反而下降，陶瓷加载的预应力与其抗侵彻性能之间存在最佳匹配关系。

针对合金材料在高冲击作用下的力学响应，采用分离式Hopkinson压杆（SHPB）系统确定武器弹药中常用的高强度合金30CrMnMoRE和30CrMnSi在不同应变率下的动态应力-应变关系，得到其动态应力-应变曲线及屈服强度，并结合Johnson-Cook模型对其动态本构进行拟合。结果表明，两种材料的应力-应变关系、强度等参数表现出明显的应变率相关性，随着应变率的提升，材料得到进一步强化，30CrMnMoRE的动态强度提高约79%，30CrMnSi的动态强度提高约50%。

采用MTS材料试验机研究了不同密度（0.322~0.726g/cm³）的闭孔泡沫铝在温度范围25~500℃下的准静态压缩力学性能，得到了泡沫铝在不同温度下的单轴压缩应力-应变曲线，分析了密度以及温度对其力学行为的影响。利用Liu和Subhash提出的本构模型对不同密度泡沫铝的应力-应变曲线进行拟合，分析并确定了模型中各参数随密度变化的函数，再代入Liu-Subhash模型，得到了泡沫铝的准静态压缩本构模型。通过引入温度软化项对准静态压缩本构模型进行修正，建立了考虑温度效应的泡沫铝准静态压缩本构模型，对闭孔泡沫铝的工程应用具有指导意义。

假设功能梯度材料Timoshenko梁各项物性参数只沿厚度方向按幂函数进行连续变化，研究了功能梯度材料Timoshenko梁的动力屈曲。基于一阶剪切理论，采用Hamilton原理推导出轴向载荷作用下，功能梯度材料Timoshenko梁动力屈曲的控制方程。利用里兹法与棣莫弗公式相结合，获得了功能梯度材料Timoshenko梁在夹支-固支边界条件下动力屈曲临界载荷的解析表达式和屈曲解。应用MATLAB编程计算，讨论了功能梯度材料Timoshenko梁的几何尺寸、梯度指数、模态数、材料构成、泊松比以及弹性模量对临界载荷的影响。结果表明：功能梯度材料Timoshenko梁动力屈曲临界载荷随梁长度的增大而减小，随着梯度指数的增大而减小，随模态数的增大而增大，说明冲击载荷越大，高阶模态越容易被激发；随着泊松比和弹性模量的增大而增大，且泊松比的影响较小，而弹性模量的影响较大。由于剪切项的影响，临界载荷-临界长度的关系曲线在加载端变化趋势平缓。随着模态数的增大，梁的屈曲模态越为复杂。

采用PVDF压电式压力传感器测量了在∅100 mm平面波透镜加载下经不同厚度∅100 mm有机玻璃隔板衰减后的冲击波压力历程，实验结果与LS-DYNA数值模拟结果符合较好。研究结果表明，冲击波压力在有机玻璃中服从衰减系数为0.028 89的指数衰减规律。与其他研究者的研究结果对比说明，密实介质的衰减系数反映了其衰减特性，但受加载冲击波及装置尺寸的影响较大，应根据实际情况进行合理选择。

采用激光干涉测速技术，研究了装配0.5 mm厚泡沫垫层或空气间隙对RHT-901炸药爆轰加载下45钢飞片运动特征的影响，得到在两种装配条件下爆轰驱动飞片的自由面速度历史，对比分析了装配垫层与间隙之间的差异。实验研究发现，装配垫层和间隙对金属飞片运动特征的影响显著，主要包括速度起跳时刻、速度起跳幅值和末速度。对于炸药-金属间的装配垫层和间隙，垫层比间隙处的速度起跳时刻晚约30 ns，起跳幅值高约13%，末速度低；对于金属-金属间的装配垫层和间隙，垫层处比间隙处的速度起跳时刻早约200ns，起跳幅值低约6%，末速度低。基于连续介质的应力波传播特性，对该影响规律进行了分析，通过估算爆轰产物向空气中飞散的速度，佐证了分析结果的合理性。

通过调用ABAQUS子程序引入修正的靶板J-C本构模型和修正的应力三轴度三分段式失效准则，开展了平头、卵形弹0°~60°斜撞击单层Q235钢薄靶的数值仿真计算，分析了弹体头部形状、撞击角度对靶板防护性能及失效模式的影响，同时对弹体击穿靶板后的角度偏转问题进行了分析，并提出了一个改进的角度偏转半理论模型。结果发现：平头弹在各个撞击角度下较卵形弹更容易击穿靶板；靶板的防护性能与弹体造成的靶板损伤及失效模式紧密相关，单层靶板在平头弹以同一角度分别低速和高速斜撞击后具有不同的失效模式，而在卵形弹斜撞击下失效模式相差不大；仿真与实验结果吻合较好。

为得到干扰聚能射流能力更好的爆炸反应装甲，在经典爆炸反应装甲的基础上，设计了一种双层楔形飞板爆炸反应装甲。利用ANSYS/LSDYNA-3D仿真软件对3种不同方案进行了模拟计算，分别对各方案中飞板飞行形态、逃逸射流特性、射流的动能变化以及聚能射流对靶板的侵彻深度进行了分析。结果表明：夹层炸药引爆后，楔形飞板在向外飞出的同时具有一定的旋转特征，合理的摆放结构能够增大飞板与射流的作用面积；聚能射流在穿过反应装甲后，动能急剧下降，穿深能力降低，方案二聚能射流侵彻深度最浅，方案三次之，方案一最深，表明方案二具有良好的防护效果。对楔形飞板的研究丰富了爆炸反应装甲的结构设计，为反应装甲的进一步研究提供了理论参考。

采用ANSYS/LS-DYNA动力学仿真软件模拟战斗部跌落试验，基于材料本构模型对战斗部跌落安全性进行预测，得到了不同状态下战斗部跌落的结构变形和装药响应数据。结果表明：带舱战斗部45°倾斜跌落时，壳体和主装药受到的应力和过载均最小，但舱体变形最严重；战斗部大端向下垂直跌落时，壳体受到的应力较小，但炸药受到的应力和过载均最大，工况最恶劣。研究结论为带舱大型战斗部的跌落考核试验提供了指导。

双面爆炸焊接一次起爆可同时焊接两组复合板，而且使炸药临界厚度显著降低，提高了炸药的能量利用率，解决了爆炸焊接现存的高噪低效问题。借助ANSYS/LS-DYNA动力学分析软件，运用光滑粒子流体动力学方法（SPH）与有限元（FEM）耦合算法，对双面爆炸焊接进行了三维数值模拟，并将模拟结果与实验结果和理论计算结果进行了对比。结果表明，数值模拟结果与实验结果较吻合，且与Deribas的理论计算结果一致性较好，说明Deribas公式和SPH-FEM耦合方法对双面爆炸焊接具有较好的指导意义。

冲击载荷作用下，相变波的传播及相互作用是一热力耦合过程。采用理论和实验相结合的方法研究了固定温度界面对相变波传播特性的影响。首先基于形状记忆本构模型和一维特征线理论分析了各类间断面和温度界面的基本相互作用规律，发现温度界面对相变波的作用与相变波强度及界面两侧温度的相对高低有关；然后进行了相变波在具有固定温度界面的形状记忆TiNi杆中的传播实验，并实时测量了相变波传播过程中的温度变化。实验结果与理论分析基本一致，冲击载荷作用下相变波不仅是物质间断面，还是移动的温度界面。

基于Johnson-Cook材料本构和失效准则，利用ABAQUS有限元软件，建立了卵形头弹正撞击2mm厚的2A12铝合金薄板模型。在模型及参数验证的基础上，研究了弹体攻角对弹靶撞击过程、弹体动能变化和靶板变形的影响，其中攻角范围为0°~60°。结果表明：靶板的动能在撞击过程中只有微弱增加，靶板的塑性变形是主要的耗能方式；弹体攻角的增加导致靶板的损伤面积先增大后保持不变，弹孔形状从圆形过渡为“L”形；弹体的剩余动能随弹体攻角的增加而降低，并在攻角大于45°后保持不变；靶板弹道极限随攻角的增加先增加后略有下降，在45°时最大。

为了研究低附带战斗部的非金属破片飞散特性，结合某低附带杀伤战斗部静爆威力实验，对战斗部爆炸产生的非金属破片初速以及速度衰减情况进行了分析。基于能量守恒得到了包含壳体结构和材料强度因素的破片初速公式；基于破片在空气中飞行运动情况的分析，通过对球形破片阻力公式和等效面积进行修正，得到了非金属自然破片的速度衰减规律。所得结果较好地解释了战斗部静爆实验中的破片终点效应情况，亦可为该类战斗部破片毁伤效应评估提供一种分析方法。

依据杀伤战斗部装药对破片爆轰加载过程的特征，设计了与其较为相似的滑移爆轰单元结构实验模型，采用闪光X射线照相方法获得了预制破片和轻质壳体在两种典型排布顺序下的破片初速及破损情况，并结合应力波传播理论对实验结果进行了分析。结果表明：破片外置时，初始应力波由低阻抗金属材料向高阻抗金属材料传播，破片受到壳体传入的冲击波及空气传入的拉伸波作用，初速较高，轻微破损；破片内置时，初始应力波由高阻抗金属材料向低阻抗金属材料传播，虽然破片受到爆轰产物传入的冲击波及壳体反射的拉伸波作用，但初速相对偏低，易发生破损，甚至有明显层裂现象。

采用烤燃试验研究了一种隔热弹衣对弹体装药反应的影响。通过对比包覆隔热弹衣试验件和无隔热弹衣试验件火烧后的反应状态，发现隔热弹衣对弹体装药反应等级没有明显影响，但可有效延迟装药热点火反应时间达32min，为火灾环境下弹药救援处置赢得时间。进一步分析发现，隔热弹衣的热防护效果不仅与其自身的低导热性有关，也与隔热弹衣和弹体之间的空气间隙有关。