高压作为一种重要的热力学变量，可用于引发软物质系统中的各种结构变化。小角X射线散射具有高空间分辨能力，可用于蛋白质折叠动力学、核酸结构稳定机制研究，在生命科学领域具有广阔的应用前景。然而，目前国内尚缺少用于高压溶液散射的专用装置，为此，在上海光源BL19U2线站设计开发了一种专用于溶液X射线散射的高压原位样品装置和手动加压系统，实现了在0.1～250 MPa范围内静水压测量。该装置可实现X射线窗口在整个测量过程中保留在原位，有助于准确扣除背景散射，实现高信噪比测量，为食品科学、药理学、结构生物学等研究领域提供重要的研究平台。

聚合物是现代社会最实用的材料之一，也是含能材料领域的研究热点之一。随着应用范围的不断拓展，聚合物材料的服役环境日益极端。然而，到目前为止，人们对聚合物在高温高压极端条件下的状态方程和结构相变等重要物性还知之甚少，一定程度上限制了聚合物在更广阔领域的应用。聚合物自身的混合相态和多尺度分级结构给其在极端条件下的结构和物性研究带来了巨大的挑战。本文概述了近年来高温高压条件下聚合物状态方程和相变研究领域的进展，指出了目前聚合物状态方程和相变研究所面临的问题，以及现有实验技术的局限性，最后，从实验上提出了相关问题的潜在解决方法，希望对今后高温高压极端条件下聚合物状态方程和相变研究有所裨益。

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，研究了NaCl、KCl和KBr晶体在不同压力下相Ⅰ和相Ⅱ构型的几何、电子和力学性质，探讨了这些性质与相变点之间的关系，利用吉布斯自由能法对NaCl、KCl与KBr晶体的相变点进行判断。结果显示，对于NaCl的相Ⅰ结构，在0～30 GPa压力范围内，随着压力的升高，带隙不断增大；在30～50 GPa压力范围内，带隙随着压力的升高而下降，30 GPa正位于NaCl相Ⅰ结构的相变点。这表明根据电子结构判断金属卤化物在压力作用下的相变点具有一定的可行性。由高压下的晶体结构、声子谱以及力学稳定性无法对碱金属卤化物的相变点进行判断。通过吉布斯自由能法计算出了NaCl、KCl和KBr的相变点，分别为22.26、3.47和3.11 GPa。

爆压间接标定中的不确定度无法消除，不确定度量化能提高模型的可信度和预测能力。然而，爆压间接标定函数具有复杂非线性结构耦合多输入变量等特征，使得爆压不确定度传播研究遇到“维数灾难”等问题。活跃子空间是处理爆压不确定度量化的有效工具。首先，导出系统响应量（system response quantity, SRQ）的梯度协方差矩阵；然后，基于Monte Carlo方法，寻找活跃变量，即SRQ变化最快的方向；接着，将高维输入不确定度转化成一维空间处理，避免了“维数灾难”；最后，建立基于一维活跃变量的四阶多项式响应面模型。结果表明，活跃子空间方法成功刻画了输入不确定度对SRQ的影响，且试验结果落在代理模型预测值的置信区间内，确认了爆压模型的预测能力。研究还发现，爆压的离散程度较大，与孙承纬的结论吻合。此外，建立了一种新的爆压模型。该模型是仿射变换与多项式函数的复合运算，具有形式简洁、光滑性好、鲁棒能力强、运算速度快的特点，且系统输入量是随机变量而非固定值，多项式拟合系数不因输入不确定度的变化而改变。该研究方法具备体系性，可以推广到其他类型的炸药爆压预测。

玻璃叠层复合装甲具有良好的透光性和抗冲击性能，广泛应用于军事和民用防护领域。由于玻璃容易发生失效或破碎，为了获得靶板的冲击损伤机制，开展了钢球高速撞击下的试验和数值模拟研究。结果表明，在第1层玻璃破碎锥和应力波传播的作用下，第2层玻璃破碎锥体积和整体损伤面积显著大于第1层玻璃。弹丸高速撞击下，玻璃层形成了大量径向和环向裂纹，其中，在Rayleigh波作用下形成的环向裂纹可以阻止径向裂纹传播造成的次生裂纹扩展。根据损伤程度不同，玻璃层分为粉末区、小尺寸碎片区、大尺寸碎片区和径向裂纹区。受应力波传播、靶板弯曲变形以及破碎玻璃的体积膨胀共同作用，玻璃层沿厚度方向出现了竖向裂纹和平行破碎锥面的斜向裂纹。玻璃之间聚氨酯黏结层可造成竖向裂纹偏转，在一定程度上阻碍了裂纹沿厚度方向传播。玻璃/聚氨酯/聚碳酸酯之间，受介质波阻抗不同，导致界面的剪切波作用，胶层出现了局部分层现象。聚碳酸酯依靠自身的塑性变形聚集了破碎装玻璃颗粒，形成了局部高应力状态区域，完成了对弹丸的持续阻碍作用。因此，聚氨酯胶层的变形主要为破碎锥对其直接剪切作用所致。

为探究不同数量碳纤维增强复合材料（carbon fiber reinforced polymer, CFRP）条带对轴压煤样蠕变力学特性的影响，耦合PFC^3D软件与FLAC^3D软件，结合伯格斯（Burger’s）模型与平行黏结（Linearpbond）模型，建立混合接触的细观数值模型。根据未约束煤与6条带CFRP约束煤样单轴压缩蠕变室内试验，验证了数值模型的可靠性。研究了2～7条带CFRP约束煤样在单轴压缩蠕变下的力学特性及能量演化。研究表明：随着条带数的增加，煤样在初始阶段的轴向应变整体呈现增大趋势，加速蠕变阶段轴向应变明显增大；混合接触模型内部接触的最大力整体呈现增大趋势；伯格斯模型接触数量与平行黏结模型接触数量的比值约为1∶9时，数值模拟模型能够反映出煤样蠕变的力学特性；增加CFRP条带数，煤样的径向变形受到限制，产生的剪切微裂纹增多，煤样内部的剪切破坏更加严重，煤样的破坏形态由张拉破坏逐渐向剪切破坏转变；随着碳纤维布条带数量的增加，煤样的总能量、弹性能、耗散能均增加，在煤样发生蠕变失稳前，弹性能的变化与总能量的变化较为相似。

为了研究球形预制钨破片在圆柱形装药驱动下的飞散规律，开展了预制破片战斗部飞散试验。针对传统梳状靶无法测量破片群速度分布的问题，设计并制作了一种全新的交叉梳状靶，成功测得了多个破片穿靶产生的脉冲信号和着靶位置。采用LS-DYNA模拟研究了圆柱形装药爆炸驱动球形破片的飞散特性。结果表明：数值模拟结果与试验结果吻合良好，交叉梳状测速靶能够较为准确地测量多个破片的飞散速度；增加装药长径比可以削弱装药两端稀疏波对破片速度的影响，但效果随长径比增加而逐渐减弱。

桥丝式电点火头作为常用的点火元件，在有限空间内的发火特性是其传爆精确性和可靠性的体现。通过制备测试样品模拟桥丝式电点火头发火的有限空间，设计桥丝式电点火元件发火参数测试系统，测试了电点火元件发火过程的时间结构、有限空间内气体压力以及发火光强等参数；采用高速相机拍摄电点火元件发火的动态过程，建立了电点火元件有限空间内发火动态过程的物理模型。研究表明：随着点火电压的增大，桥丝的相变时间缩短，等离子体阶段的持续时间增加，随后趋于稳定，电点火头的发火时间在5.6 ms左右波动，发火压力时间及发火光强时间在3.0～5.0 ms范围内有界波动。点火电压达到20 V后，发火特性参数趋于稳定，能够可靠输出均匀的点火能量，用于点燃下一序列装药。在气室有限空间内，电点火元件发火动态过程可分为桥丝升温加热药剂、药剂发火、热流扩散和冲击波反射4个阶段。

利用可视化仿真技术研究弹体侵彻混凝土的毁伤机理和靶板响应是爆炸冲击领域的重要课题。混凝土作为常见的建筑材料，在遭受爆炸冲击或高速弹体侵彻时，其毁伤行为复杂多变。介绍了一种理论研究与可视化技术相结合的可视化仿真方法。基于空腔膨胀理论建立了优化的侵彻计算模型，可以预测弹体侵彻混凝土的侵彻深度特征。利用可视化物理引擎，对弹体运动轨迹、开坑孔径、靶板损伤、碎石飞溅等进行了细致的表征处理和仿真，增强了场景的真实性和可靠性。开发的可视化仿真系统不仅能够从多角度观察弹体侵彻混凝土的过程，而且能够高效、准确地分析和预测弹体侵彻混凝土靶的损伤行为和动力响应，在建筑工程设计和安全评估中具有重要的应用前景，为理解和探索混凝土侵彻机理提供了新的视角。