以二元金属氧化物(氧化铁、氧化钴、氧化镍)和六方氮化硼为反应前驱体，在大腔体压机提供的高温高压条件下(5GPa、1673K)，通过发生复合高压固相复分解(HPSSM)反应合成组分可调控的三元铁基金属氮化物圆球状块体材料ε-Fe_3-xM_xN_1+δ(M=Co, Ni)。并利用X射线粉末衍射(XPD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等多种材料表征手段对高压合成的三元铁基金属氮化物进行结构表征, 同时基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算探究压力对HPSSM反应的影响。研究结果表明，高压密闭环境有利于制备高质量金属氮化物，HPSSM反应合成法是制备铁基金属氮化物块体材料的一种有效方法。

在Bridgman压砧上研究了不同预烧工艺对叶蜡石封垫高压性能的影响，发现提高焙烧温度有助于提高叶蜡石封垫的临界厚度和中心弹性区面积，能有效扩大样品腔尺寸，并对高温焙烧(最高900℃)的叶蜡石封垫进行了压力标定。在此基础上，对叶蜡石封垫的内加热组装方式进行了改进，并在常压和高压下分别测试了新组装方式的加热性能，实现了4.0GPa高压下1300℃温度范围内的加热。这些实验工作为进一步开展在Bridgman压砧上制备大尺寸亚稳材料提供了实验条件。

聚能装药侵彻混凝土靶板的研究主要集中在聚能装药的材料、结构、侵彻深度和侵彻孔径大小方面，少有涉及整个混凝土靶板的破坏行为, 但混凝土靶的整体破坏行为对整个聚能装药的侵彻毁伤效能评估有至关重要的作用。为更好地判定聚能装药对混凝土靶体的破坏程度，开展了大口径聚能装药侵彻大尺寸混凝土靶的实验研究。对实验后的混凝土靶板进行剖切，从混凝土靶的内部剖切面观测不同位置处混凝土靶的损伤程度，并对各个位置处的孔洞直径进行测量，获取孔洞的完整尺寸。在过孔洞中心的同一截面上切割边长为10cm的标准混凝土试件，并对其进行抗压强度测试，根据测试结果评估混凝土靶板的整体破坏行为，进而得到混凝土靶在聚能装药载荷下的破坏行为。测试结果表明，混凝土靶板的背板拉伸破坏半径约为110cm；以孔洞中心为轴，半径小于100cm内的混凝土损伤较严重，边界块体强度约为原始强度的40%；半径在100~140cm范围内混凝土的损伤不大，混凝土试件的强度约为原始强度的72%；当半径大于140cm后，聚能装药对混凝土的影响较弱，混凝土几乎未出现损伤。

为了研究微量掺镧的反铁电陶瓷锆锡钛酸铅(PbLa(Zr, Sn, Ti)O₃, PLZST)的静态存储电场能量的特性，采用传统的氧化物固态反应的陶瓷制备工艺，制备了4个锆锡比不同的PLZST陶瓷样品，样品组分均位于PLZST相图中铁电-反铁电相界附近。通过等静压压致放电的实验方法研究了PLZST陶瓷放电特性。结果表明，经过充分极化的PLZST处于亚稳态的铁电相，在压力作用下，PLZST发生铁电反铁电相变，把在直流电场下极化时储存于PLZST陶瓷的静电场能量瞬间释放出来，从而得到极高功率的电脉冲。最终，样品完全退极化，最大放电电流密度达到5.0nA/cm²，样品的静电场储能密度最高可达9.45J/cm³，因此PLZST陶瓷是爆电换能电源的理想材料。

冲剪研究对钢筋混凝土平板和柱连接之间承载能力的评估以及核电厂中安全壳的安全计算和安全评估有重要意义。先前研究都忽略了跨深比对冲剪强度的影响，且现有设计准则中所用的方程量纲不一致，故大大限制了其使用范围和精度。给出了一个新的无量纲公式，考虑了钢筋数量、钢筋间距和跨深比的影响，可用于预测钢筋混凝土平板在冲头作用下的冲剪强度。结果表明, 新方程与已有实验结果吻合得很好，且优于现有设计准则。

建立含损伤本构模型是研究炸药动态力学响应规律的基础。基于PBX炸药材料的宏观黏弹性特征和细观上微裂纹面的方向性，建立了含各向异性损伤的黏弹性统计微裂纹(Aniso-Visco SCRAM)本构模型, 简化后得到单轴应力加载下的本构方程。利用数值计算程序，以PBX9501为例，分析了微裂纹扩展的各向异性、PBX炸药破坏强度及临界应变的拉压异性和应变率相关性，考察了微裂纹数密度、初始微裂纹尺寸、微裂纹面摩擦系数及断裂表面能4个主要参数的敏感性及影响规律。结果表明，它们对微裂纹的扩展演化有较大影响，进而导致材料表现出不同的力学响应。

利用LS-DYNA动力学有限元软件，对新型乳化炸药动压减敏装置的作用过程进行了三维数值模拟，研究了该装置在水下爆炸过程中的流场分布特征，及其结构设计对实验结果的影响。对比研究结果表明，新型乳化炸药动压减敏装置中, 受压乳化炸药之间的排距是影响实验精度的关键因素，当乳化炸药的半径为2cm、主发药RDX的质量为10g时，乳化炸药的最小排距(即前排乳化炸药对后排乳化炸药影响最小时的排距)为20cm。因此，在乳化炸药动态减敏实验开展之前，可以通过数值模拟的手段预先确定最小排距，减小实验误差。该方法可为乳化炸药动压减敏的后续深入研究提供参考。

通过对电磁轨道发射初期阶段，铜/金刚石复合材料轨道在预紧力0.4~2.0kN、电流100~300kA下的滑动电烧蚀实验分析发现：由于受到焦耳热及电弧热的双重作用，铜/金刚石复合材料的质量损失、烧蚀深度随电流的增大而呈现增加趋势，随预紧力的增加而呈下降趋势；在主烧蚀区域形成凹凸不平的形貌，由于部分金刚石的脱落形成一定数量的微孔，在强交变温度场作用下产生了热应力裂纹；在烧蚀区域的边缘，主要由于熔融液态金属受强电磁场涡流的作用而形成微凸及飞溅形貌；在滑动电接触区域则表现为电枢微凸体与轨道之间摩擦形成的划痕，其磨损机制为磨粒磨损；在铜/金刚石复合材料主烧蚀区的横截面，由于轨道材料的长高比过大而造成散热速率的不同，形成不同尺度的晶粒组织，表面硬度下降较大。

强冲击熔化状态下，金属样品表面微喷射大幅增加，难以诊断。针对该问题，利用Asay-F窗技术，通过实验诊断，得到了熔化状态下不同表面加工状态锡样品表面微喷射物质的质量、密度、速度和空间分布等信息，分析了表面加工状态对表面喷射物质量及特征的影响。结果发现，对于熔化状态的金属样品，表面粗糙度仍是决定微喷射物质量大小、速度及空间分布的重要因素，且相关特征均呈现随表面粗糙度增大而增大的趋势。研究结果为认识熔化状态下材料的微喷特性及构建物理模型提供了重要数据。

喷嘴是水力水平钻孔设备的核心元件，改善其结构有利于提高低渗透油气资源开采的施工效率。因此基于计算流体动力学(CFD)技术，分析尾部流道结构参数对射流流场的影响，得出以下结论：尾部流道数N=6、倾角α满足15°＜α＜30°，喷嘴出口直径d=1.4mm时，喷嘴的破岩和排屑性能较好；合理设计N和d，有利于实现喷嘴自推进和射流破岩两项功能；合理设计α，能有效改善尾部流道的磨损情况，延长喷嘴使用寿命。

等离子射流点火技术在航空航天、武器工业及民用工业中均有应用。为了探索等离子射流的点火特性，对等离子射流在大气中瞬态膨胀扩展近场特性进行了数值模拟，获得了射流扩展过程中的压力、速度、温度分布以及两相界面演化特性。结果表明：等离子射流扩展过程中，射流近场逐渐形成马赫盘，并伴随射流分叉、聚合现象。正激波上游各参数均不随时间变化，下游参数随时间改变。射流前端面扩展位移计算值与实测值吻合较好。

Z箍缩上的套筒准等熵压缩技术可以用来研究材料的高压状态方程。通过MDSC磁流体力学程序，以铝为负载材料，对PTS shot37负载电流进行非冲击压缩负载设计。结果显示，在原始电流下，没有合适的铝套筒尺寸可以实现非冲击压缩; 对原始电流进行波形调节, 将电流上升时间调为202和303ns后，获得了满足非冲击压缩条件的套筒尺寸范围。当电流上升时间为303ns时，半径为2.5mm，厚度为0.6mm的套筒尺寸在电流最大时刻，保留固相的厚度为0.12mm，此时固相最大压力为63GPa，最大内爆速度为15km/s。