汞作为一种具有特殊理化性质的金属，其晶体结构及原子间相互作用在高压下会发生显著改变。然而，目前对汞在高压条件下的振动性质仍缺乏系统性实验研究，其高压相变机制仍需进一步探究。为此，依托低波数高压共聚焦拉曼光谱系统，结合金刚石对顶砧高压原位测量技术与第一性原理计算方法，系统探究了汞在高压条件下的结构相变行为及振动模式演化规律。成功获得了汞在2种高压固态相中的拉曼振动信号，揭示了其振动频率随压力的变化特征，并据此计算了相关的热力学参数。研究结果有效填补了长期以来汞的实验数据空白，为系统阐明汞高压诱导相变的物理机制奠定了关键实验基础。

二硒化钼（MoSe₂）的光电响应波段与光纤通信窗口高度匹配，是构建可调谐近红外光电探测器的理想材料。利用金刚石对顶砧装置，通过原位高压X射线衍射、拉曼光谱、红外反射光谱和光电流测试，结合密度泛函理论计算，系统研究了MoSe₂在高压下的结构演化和光电性能调控规律。结果表明，在0～10 GPa范围内，MoSe₂维持六方2H相结构，呈各向异性压缩，c轴压缩率约为a轴压缩率的3倍，红外反射光谱显示，反射率随压力单调上升，该光谱特征反映了带隙减小的演化趋势。第一性原理计算揭示，压力诱导导带底下移，带隙从1.24 eV（0 GPa）近乎线性窄化至0.77 eV（4 GPa），光吸收能力相应提升。光电测试发现，光电流随压力先增大后消失，在0.4～3.9 GPa范围内逐步增强并于3.9 GPa达到峰值（约为常压时的2倍），4.3 GPa时因暗电流淹没信号而完全消失。理论计算与实验结果相互印证，阐明了压力调控光电性能的电子结构机制，为基于MoSe₂的压致光谱调制器件开发提供了实验基础和理论支撑。

锶钽酸盐Sr₂Ta₂O₇是一种空间群为正交Cmcm相的陶瓷，凭借其在多铁性材料领域的潜在应用前景，已成为近年来的研究热点。然而，静水压力对其复杂晶格结构的调控机制及相变行为尚未明确，在一定程度上限制了对该材料“结构-性能”关系的深入理解。利用原位高压拉曼光谱技术，系统研究了高达30 GPa压力范围内正交Cmcm相Sr₂Ta₂O₇的晶格动力学响应特性，这是迄今报道的该材料体系的最高压力研究。结果表明：当压力达到5 GPa时，材料的拉曼振动模式出现显著变化，该现象源于对称性破缺引发的相变，对应从公度相到非公度相的转变；随着压力进一步升高至20 GPa，材料可能发生第2次相变，该相变过程为与晶格无序化密切相关的一级相变，但高压相的具体晶体结构仍有待进一步研究。拉曼光谱分析结果显示，该高压相的结构畸变可能遵循正交→单斜的转变路径。

硬柱石（lawsonite）是俯冲带洋壳中的关键含水矿物，其含水量可高达11.5%，体积分数可达50%，且有较宽的稳定区间。因此，研究硬柱石的高压弹性性质对认识俯冲带速度结构和深部水循环具有重要意义。以天然硬柱石矿物粉末为初始材料，在7 GPa、1073 K条件下热压2 h，得到了致密的多晶硬柱石。同时，采用超声干涉法测量了硬柱石高达8 GPa的弹性波速和模量及其对压力的导数。研究发现，硬柱石的弹性波速和模量随压力的增加而增大，常温常压下的绝热体积模量和剪切模量分别为120(1)和51(1) GPa，其对压力的导数分别为5.7(1)和0.9(1)。利用硬柱石的弹性特性，结合前人的研究结果，建立了硬柱石榴辉岩模型，结果表明，硬柱石的存在可为中等地温俯冲板片（如Nicaragua）内部在60～90 km的速度异常提供合理解释。

瓦楞型Whipple防护结构的几何构型是影响其防护性能的重要因素。为优化瓦楞型Whipple防护结构在超高速撞击下的防护性能，提出了一种结合有限元-光滑粒子流体动力学（finite element method-smoothed particle hydrodynamics，FEM-SPH）耦合算法与正交试验设计的综合优化方法。通过构建可靠的数值仿真模型，引入z轴动量密度作为防护性能评价指标，系统研究了瓦楞厚度、跨度与角度3个因素对防护效果的影响。正交试验结果表明，按照因素的影响程度，由高到低依次为厚度、角度、跨度。进一步开展了双因素密集试验，并建立了二次多项式模型，获取了最优几何参数组合，其防护性能较平板提升了33.72%。研究证实，优化后的瓦楞构型Whipple防护结构能够有效促进弹丸破碎与碎片云扩散，实现动量三维重分布，从而显著提升结构的防护性能，为航天器防护设计提供理论依据与参数优化路径。

利用神经网络进行合金性能的预测以及合金微观结构的反向设计已经成为了解合金性能、开发新型合金的一种新兴手段。织构是合金变形过程中微结构演化的重要影响因素，通常采用无空间关联的离散晶粒取向欧拉角、考虑代表性体积单元（representative volume element, RVE）空间-取向耦合欧拉角、极图/反极图等形式描述。选取何种形式的织构表示方式作为神经网络模型的输入能够发挥模型的最优性能还需进一步验证。为此，以改进后的U-Net模型为主体架构，对比了使用离散欧拉角、空间欧拉角、极图3种织构表示方法作为神经网络模型输入对模型性能的影响。采用训练完成的3种神经网络模型分别对测试集中的样本进行预测，结果表明，使用极图作为织构表示方法时获得了最优的效果。除此以外，利用训练好的神经网络模型，采用在输出层添加一维卷积的改进方法，预测了合金的宏观应力-应变曲线。相比于传统只使用全连接的方法，该改进显著提高了应力-应变曲线的预测精度。

为了保证铜矿资源的高效回采，以含铜钠长岩试样为研究对象，使用分离式霍普金森压杆施加不同强度的冲击荷载，利用高速摄像系统记录裂纹扩展过程，并结合一维应力波传播理论和能量守恒定律，分析试样在不同冲击气压下的能量耗散规律；同时，基于有限-离散元耦合算法，建立含铜钠长岩冲击过程的数值模型。结果表明：入射能和应力峰值随着冲击气压的增大而增大，试样破碎程度也随之加剧；当入射能小于140 J时，随着入射能的增大，能量耗散率逐渐增大；当入射能大于140 J时，能量耗散率随入射能的增加逐渐减小，能量耗散率在冲击气压为0.35 MPa时最大；在冲击过程中，拉伸破坏占主导作用，并在水平方向形成主优势区。新增裂纹面积和冲击总能量随着冲击荷载的增加而增大；冲击气压为0.30 MPa时，应变能比能量最小，在此气压下，剪切裂纹占比最小，说明0.30 MPa冲击气压的破岩效率最高；基于有限-离散元构建的数值模型可以有效预测在不同冲击荷载下含铜钠长岩的损伤破裂过程。

为提高国内现役38 mm防暴枪用非致命动能弹的安全性，采用有限元-离散元法，对填充铅砂的38 mm球形动能弹丸冲击人体仿生靶标过程进行数值模拟，利用刚性壁实验对建模方法和参数选取进行间接验证，获得了弹丸冲击仿生靶标过程的形变过程、动能、速度、位移、能量传递率等变化数据。在此基础上，对不同弹体速度和壁厚进行对比分析，提出了安全射击建议。结果表明：弹丸冲击仿生靶标时产生了较大形变，弹丸形变至圆饼状，靶标产生圆形凹陷，两者形变均可在一定程度上恢复；弹丸致伤威力随着速度的增加而增大，随着壁厚的增厚而减小；当弹丸壁厚为5、7、9 mm时，不造成腹部皮肤穿透损伤的最小射击安全距离分别为122.40、64.62、31.26 m。

跨介质武器是目前军事领域的研究热点之一。基于雷诺时均N-S（Navier-Stokes）方程、流体体积（volume of fluid, VOF）多相流模型、修正Realizable k-ε湍流模型，构建了三维数值模拟方法，对不同头型的卵形弹高速垂直入水过程中的空泡演化及运动特性开展研究，分析了头型对空泡演化及运动特征的影响规律。研究表明：数值模拟与实验观测数据在空泡形态及运动速度的演化规律上呈现出良好的一致性。卵形弹头部的几何形状显著影响了入水空泡的形成机理及弹体运动特性。普通卵形弹和双锥卵形弹的空泡形成于弹体肩部区域，而锥柱卵形弹的空泡形成于头部并快速包裹整个弹体。结合压力场分析发现：双锥卵形弹头部出现了低压区，导致弹体的速度衰减变慢；锥柱卵形弹的头部形成典型高压区，导致弹体速度的衰减加快。此外，相比普通卵形弹和双锥卵形弹，锥柱卵形弹的轴向载荷增大了一倍以上。

为了探究棉籽油质量分数对现场混装乳胶基质的流变特性及抗振动性能的影响，制备了不同质量分数棉籽油的现场混装乳胶基质样品。采用旋转流变仪、HY-5A型回旋调速振动器、水溶法研究了现场混装乳胶基质的流变特性以及抗振动性能。结果表明：当棉籽油的质量分数不大于2.5%时，随着棉籽油质量分数的增大，现场混装乳胶基质的黏度逐渐增大，在现场混装车管道的温度环境下，乳胶基质的黏度均能满足泵送要求，弹性模量和内聚力逐渐变大后基本不变，抗振动性能先增大后变小；当棉籽油的质量分数为2.0%时，抗振动性能最佳。

为了提升数据驱动模型在边坡稳定性分类任务中的预测精度，提出了一种融合新型鲸鱼迁徙优化算法（whale migration algorithm, WMA）与支持向量机（support vector machine, SVM）的混合智能模型WMA-SVM。首先，构建了一个涵盖多种工程背景的异构边坡案例数据集。针对其显著的类别不平衡问题，采用合成少数类过采样技术（synthetic minority over-sampling technique, SMOTE）与局部异常因子（local outlier factor, LOF）算法相结合的策略，生成了高质量平衡数据集。然后，利用经8个基准测试函数验证的具有优越寻优性能的WMA算法，对SVM的超参数进行自适应寻优。模型评估结果表明，WMA-SVM在各项性能指标上均显著优于对比模型。此外，基于置换特征重要性（permutation feature importance, PFI）算法分析得出，容重、边坡角和内摩擦角是影响该数据集分类结果的关键敏感性特征。最后，通过8组独立的工程案例测试，进一步验证了模型的泛化能力，结果显示，预测与实际状态高度吻合。研究结果为边坡稳定性的智能分析提供了一种具备较好泛化潜力的建模框架。

为提高复杂地质条件下的爆破成型精度及围岩保护效果，基于数字激光动态焦散线试验系统，采用聚甲基丙烯酸甲酯材料试件，开展了护壁爆破与护壁切槽耦合爆破的对比试验，系统研究了2种爆破模式下的裂纹扩展机制与力学响应特征。结果表明：护壁切槽耦合爆破中主裂纹沿预设切槽方向稳定扩展，展现出优异的定向控制效果；同时，其裂纹尖端应力强度因子二次峰值明显高于单一护壁爆破，显示出更强的动态应力集中效应，护壁切槽耦合爆破不仅整体裂纹扩展速度更高、后期衰减缓慢，且体现出更强的持续性和稳定性；此外，该模式在减少护壁侧裂纹长度与数量方面表现出更优的岩体保护效果。研究表明，护壁切槽耦合爆破通过切槽引导与能量再集中机制显著优化了裂纹扩展行为，提升了爆破的定向性与能量利用效率。研究成果可为岩体精准爆破设计及工程应用提供理论依据与技术支持。

为进一步优化气泡帷幕的削波效率，设计了单管多排气泡孔水下爆炸冲击波衰减效果现场试验，利用高速摄影技术观测了气泡帷幕形态，并利用AUTODYN软件研究了气泡帷幕数值计算模型的等效厚度。结果表明：在相同的气流量条件下，气泡孔排数是影响削波效率的重要因素，当爆心距为12.0 m时，孔排数为1、2和3时对应的削波效率分别为89.92%、97.25%和96.41%；在不同的爆心距下，2排孔气泡帷幕的削波效率均最高，削波效率均大于95%。无论是气泡帷幕的厚度还是密集度，2排孔气泡帷幕对应的削波效率均最高，气泡帷幕厚度是决定削波效率的关键因素。采用试验与数值模拟相结合方法建立的等效厚度拟合公式具有较高的可靠性，模拟模型具有较高的准确度。建议类似工程采用单管2排孔气泡帷幕实现便捷、高效和低成本削波。