A位有序四重钙钛矿氧化物$\rm AA'_3 B^{\;}_4 O^{\;}_{12} $具有丰富的物理性质和优异的材料性能，是当今凝聚态物理和材料科学的重要研究对象。相较于简单的ABO₃型钙钛矿，在A位有序四重钙钛矿氧化物中，3/4的A位离子被过渡金属离子A′所取代，形成了1∶3的A/A′有序结构。因此，A位有序四重钙钛矿氧化物中的磁-电相互作用不再局限于B位子晶格内部，新颖的A′-A′、A′-B等磁-电相互作用也随之产生，从而展现出许多新现象和新物理机制，并为未来的实际应用提供了材料基础。围绕几种具有代表性的A位有序四重钙钛矿氧化物，回顾其研究脉络，对其晶体结构、物理性质和内在机理进行简单介绍，并对这类材料体系的研究方向和应用前景做出一些展望。

系统总结了近十几年利用高压技术制备简单钙钛矿功能氧化物材料PbMO₃（M=3d过渡族金属）及其物性研究方面的进展，重点关注M元素变化过程中的晶体结构、电子结构、磁性和电输运性质的演化，以及高压调控下的结构相变、电荷转移和绝缘体金属化等行为，同时也对该领域中一些亟需解决的问题做了展望。

双钙钛矿材料Y₂NiIrO₆的亚铁磁转变温度为192 K，因其奇异的交换偏置效应而受到广泛关注。系统研究了Y₂NiIrO₆的低温晶体结构、电导行为及磁电阻性能，发现该材料在130 K时保持了290 K时的晶体结构，并在130～300 K的温区内表现出半导体电导行为。在居里温度以上的顺磁状态，其导电行为可以用Efros-Shklovskii变程跃迁模型拟合，在居里温度以下，亚铁磁有序使电阻行为偏离该模型。更为有趣的是，亚铁磁序诱导了材料的负磁电阻效应，并且7.0 T的场冷诱导了–10%的巨磁电阻效应。这一新机制为探索新型巨磁电阻材料提供了全新的研究思路。

在高温高压条件下，利用自主设计加工的Walker型高压组件合成新型铜基稀土过渡金属钙钛矿La_1–xNd_xCuO₃（0≤x≤1）。结构精修结果表明：La_1–xNd_xCuO₃（0≤x≤0.4）具有菱方结构，空间群为$R\overline 3 c $；当0.5≤x≤0.7时，该体系表现出$R\overline 3 c $菱方结构与Pnma正交结构共存的混合相；进一步增加Nd的掺杂比例，当0.8≤x≤1时样品具有单一的Pnma正交结构。获得了La_1–xNd_xCuO₃（0≤x≤1）的完整结构相图，为深入研究稀土-3d过渡金属氧化物的磁性、金属-绝缘体相变等物性演化规律提供了新的材料选项。

提出了一种理论方法，用于预测复杂磁性双钙钛矿化合物的电子构型、多晶体形态、合成条件和物理性质。该方法对于双钙钛矿化合物的预测准确且高效。确定了一种反铁磁金属材料Mn₂FeOsO₆，它具有极高的反铁磁Néel相变温度（T_N）。大量分析表明Mn₂FeOsO₆在费米能级附近具有很高的态密度和反铁磁构型，总磁矩为零。本研究结果表明，Mn₂FeOsO₆的T_N高达680 K，代表自旋电子学领域的一个潜在突破。构建了Mn₂FeOsO₆的T_N的复杂磁性模型，获得了相对可靠的磁激发谱，可与潜在的中子散射谱进行比较。这一理论方法得到的合成条件符合许多已合成的双钙钛矿化合物的实验合成条件，且该方法具有预测其他复杂磁性构型的潜力。研究成果有望在新型双钙钛矿材料的大数据预测中发挥关键作用。

金属桥箔的电爆炸过程对电炮、冲击片雷管等的性能影响极为关键。这一过程中物质性质变化、几何构型和动力学过程非常复杂，早期的大量理论模拟工作均采用极为简化的物理模型。为此，建立了描述爆炸箔早期行为的三维电磁-热-固体力学耦合求解全物理模型，模拟爆炸箔在大电流加载下的早期受热膨胀过程，并对早期膨胀过程中桥箔上的磁场、电流、温度等演化进行分析，观察到电流在构型和电阻率两种因素影响下的角扩散和线扩散现象，模拟得到的桥区温度场分布与参考文献中的实验图像及模拟结果定性符合。

采用分离式霍普金森压杆实验技术，研究了钛合金Ti6Al4V在温度为25～800 °C、应变速率为2000～7000 s⁻¹的冲击压缩下的动态力学行为和微观组织演变，分析了其力学响应的温度依赖性和应变率敏感性，构建了可准确表征材料塑性流动行为的修正Johnson-Cook模型。结果表明，Ti6Al4V具有显著的应变硬化、应变率强化、应变率增塑和温度软化效应。随着加载温度和应变率的升高，材料的应变硬化效应减弱。温度敏感性随加载温度的升高而显著降低。应变率敏感性因子与加载温度呈负相关，随真实应变的增大呈下降趋势。高温高应变率下细小等轴α相、拉长型α相和块状α相取代初始等轴α相成为Ti6Al4V微观组织的典型特征。考虑率-温耦合作用和绝热温升影响的修正Johnson-Cook模型能够准确地预测Ti6Al4V的塑性流动应力-应变响应。

相对于传统的钢筋混凝土墙板和平面双钢板-混凝土组合墙板（profiled double-skin composite wall，PDSCW），波纹双钢板-混凝土组合墙板（concrete-infilled double steel corrugated-plate wall，CDSCW）具有更高的轴向抗压承载力、更大的侧向抗弯刚度以及良好的抗冲击和抗震性能，在船舶和军事领域有广阔的应用前景。制作2种CDSCW试件，通过近场爆炸试验对比分析了2种试件的损伤模式及动态响应；采用ANSYS/LS-DYNA软件建立了CDSCW和PDSCW的有限元模型，研究了近场爆炸下2种混凝土组合墙板的损伤机理和爆炸响应，并与试验结果进行对比分析；分析了混凝土厚度、钢板厚度、药量对CDSCW抗爆性能的影响。结果表明：近场爆炸作用下，相较于PDSCW，相同混凝土方量和尺寸（长、宽）的CDSCW具有更大的抗弯刚度、更强的抗变形能力以及更优的抗爆性能；增加波纹深度能有效提高CDSCW的抗爆性能，可为抗爆构件设计和相关工程研究提供参考。

作为一种新型含能材料，高熵合金在高速冲击过程中会释放大量能量，具有重要的应用价值。采用二级轻气炮系统加载真空环境下的HfZrTiTaNb系高熵合金弹丸，对轴承钢进行了冲击实验，测量了闪光辐射温度、气体超压、火焰传播速度和容器壁温升等响应参数的演化过程，分析了高熵合金弹丸撞击靶板过程中的能量流向，定量计算了高熵合金在密闭容器内冲击反应的混合气体焓、闪光辐射能、容器壁的吸收能、喷出气体焓以及撞击靶板产生的变形能，得到了不同元素及其含量对高熵合金释能量的影响。结果表明，高熵合金弹丸冲击反应释放的能量主要被准密闭容器壁吸收。随着Cu或Al含量的增加，HfZrTiTaNb系高熵合金的单位质量释能量增加。在相近的撞击速度下，含Cu高熵合金的单位质量释能量比含Al高熵合金大。

为了研究裂隙倾角对岩石力学性能以及破坏过程中能量演化机制的影响，基于颗粒流离散元数值平台，构建了具有不同裂隙倾角的岩石的计算模型，开展了含不同裂隙倾角岩石的单轴压缩数值试验研究。结果表明：随着裂隙倾角的增大，裂隙岩石的峰值强度和弹性模量均呈先减小后增大的“V”形变化趋势；当裂隙倾角较小时，岩石试样主要发生剪切破坏和竖向劈裂破坏，拉剪裂纹数主要呈台阶式增长；裂隙倾角越大，岩石破坏模式将过渡为竖向劈裂和剪切的混合破坏，拉剪裂纹数变化曲线呈指数增长；随着裂隙倾角的增大，岩石试样的总输入能量和弹性应变能呈先减小后增大的变化趋势；裂隙角度越大，耗散能上升越快，但试样破坏时的最终耗散能则越低。裂隙结构的存在对试样在受压破坏时的储能极限均有明显的弱化作用，削弱了岩石吸收和储存弹性应变能的能力，增强了其在峰值应力处的能量耗散能力。

人工塑性铰在框架结构抗震研究中已经得到广泛应用，其能够控制梁塑性铰出现的位置，避免框架结构在地震中出现梁柱节点破坏而发生连续倒塌，实现“强柱弱梁”的设计目标。一种新型起波钢筋构造的人工塑性铰为结构抗爆设计提供了新的思路。现有的结构静载试验表明，起波钢筋兼具优异的变形性能和较强的极限承载力。采用简化混合建模的方法，基于有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA，对采用不同起波配筋方案的钢筋混凝土框架结构进行数值模拟。研究结果表明：在爆炸荷载作用下，起波配筋梁能有效地吸收冲击力，降低支座反力，推迟反力峰值出现时间，保护梁柱节点，将破坏限制在梁板构件，从而防止结构发生连续倒塌。

针对弹体斜侵彻多层靶时弹道发生的偏转问题，建立了弹体尾部为斜锥面结构的弹体侵彻偏转理论计算模型，获得了当速度为0.2～1.2 km/s、着角为−30°～20°、弹体半径为30～60 mm、尾飘斜面与弹轴的夹角为0°～4°时偏转随尾部结构的变化规律，通过与试验结果进行对比，验证了模型的准确性。结果表明：弹体侵彻仰靶时，弹尾形成负的偏转力矩，弹体产生“低头”效果；弹体侵彻俯靶时，弹尾形成正的偏转力矩，弹体产生“抬头”效果；弹体尾部斜锥面产生的垂直弹轴的偏转力矩约为平行弹轴的偏转力矩的100倍；增大尾飘斜面与弹轴的夹角、尾飘长度、弹体半径均可增大偏转力矩；与增大尾飘长度相比，增大尾飘斜面与弹轴的夹角对增大偏转力矩更有效。

近海底爆炸冲击波会对海底光缆、海底管道等设施造成严重的破坏，不同底质条件的冲击阻抗会影响冲击波的时空演化规律，因此，研究不同底质条件下近海底爆炸冲击波载荷具有重要的意义。基于耦合欧拉-拉格朗日方法建立近海底爆炸模型，探究海底底质对近海底爆炸冲击波载荷的影响，结果显示：测点角度在20°～50°范围内时，海底底质材料会显著影响冲击波峰值压力，近海底反射的影响随爆距比的增加而增强，当测点角度超出该范围时，该现象逐渐消失；海底底质影响范围不随底质的变化而变化，但是在不同底质条件下，受影响区域的反射系数截然不同，当海底底质较软时，海底底质影响区域内的冲击波反射系数在0.81～1.05之间，当海底底质为刚壁时，海底底质影响区域内的冲击波反射系数在0.98～1.33之间；水深不会导致冲击波峰值压力发生显著变化。

气泡帷幕能有效地削弱水中冲击波对周围环境的影响。为了研究气泡帷幕供风量和层数对水中冲击波的协同作用，在供风量为30、60、90 L/min的条件下分别设计了含1、2、3层气泡帷幕的水下爆炸试验。结果表明，气泡帷幕的衰减率随供风量和层数增加而增大。当供风量较小（如30、60 L/min）时，随着气泡帷幕层数的增加，相邻层数之间峰值压力的衰减效率越来越低；当供风量较大（如90 L/min）时，随着气泡帷幕层数的增加，相邻层数之间峰值压力的衰减效率越来越高。结合实际工程的经济效益和水下复杂环境问题对削波效果进行分析，确定在供风量为30 L/min时开启2层气泡帷幕是最优的削波方案，为相关的实际工程问题提供参考和新思路。

为探究CO₂协同多孔材料对甲烷爆炸特性的影响，自主设计了100 mm×100 mm×1000 mm爆炸管道并搭建实验平台，研究不同多孔材料孔隙度及CO₂喷气压力对甲烷爆炸火焰结构、火焰传播速度和爆炸超压的影响。结果表明：多孔材料对火焰波有衰减和促进2种效果，当多孔材料孔隙度为10和20 PPI时，未能成功阻爆，而当孔隙度为40 PPI时，阻爆效果明显；CO₂喷气压力有一定的阻爆效果，当多孔材料为10和20 PPI时，随着CO₂喷气压力的升高，火焰速度峰值逐渐减小，衰减率最大可达13.64%，且爆炸超压峰值也随之下降，其衰减率最大可达52.83%。综合火焰速度和压力变化分析可知，当多孔材料的孔隙度为40 PPI、CO₂喷气压力为0.4 MPa时，阻抑爆效果最显著。

选取3种不同弯曲强度障碍物进行氢气-甲烷混合气体爆炸影响实验研究，以探究不同环境下的促爆危险性。实验过程中采集爆炸管道内火焰图像以及上下游压力。通过分析火焰图像以及爆炸压力数据后发现，爆炸后膨胀燃气推动流场加速在障碍物后方产生涡流，流场在不同材质障碍物后产生不同的涡流强度，导致燃气后期火焰峰值速度差异以及管道内爆炸超压差异。实验证明了促爆强度与障碍物材质的相关性。在本研究中，促爆强度与障碍物弯曲强度成正比，在氢气加入后，燃气基础反应加快，3种材质障碍物管道内爆炸压力峰值开始产生明显差异。通过上述结果可以得出，环境内障碍物以及粗糙壁面会影响燃气促爆效果，由于材料本身特性影响而产生差异，并且这种差异受燃气自身燃烧速率的影响。