石榴子石是重要的造岩矿物，是上地幔、地幔转换带以及(超)高压变质岩中最重要的造岩矿物之一，研究其状态方程对于约束地球内部物质组成和状态、正确理解大洋岩石圈俯冲板块和地幔动力学过程具有重要意义。文中综述了20世纪70年代以来石榴子石p-V(压强-晶胞体积)和p-V-T(压强-晶胞体积-温度)状态方程的研究进展，重点讨论高温高压条件下石榴子石的稳定性以及组分变化和含水对热弹性参数的影响。最后简略概括石榴子石状态方程研究存在的问题，并指出发展方向。

富氢化合物在目前实验所能达到的压力范围内有望实现金属化，是潜在的具有高超导临界温度的材料。实验和理论研究均发现高压下S-H化合物的超导临界温度高达203 K，创造了高温超导的新纪录，掀起了新一轮富氢化合物超导电性研究的热潮。本文主要介绍近年来关于氧族氢化物的压致金属化和奇异超导电性研究，对比分析氧族富氢化合物高压行为的异同。氧族元素的最外层电子排布相同，但原子质量和电负性的差异巨大，导致形成的富氢化合物在化学配比、结构、化学成键以及超导电性来源上存在较大差别。S-H和Se-H化合物的超导电性主要源自与氢原子拉伸振动模式相关的强电子-声子耦合，而Te-H和Po-H化合物中对超导电性贡献最大的是氢原子的切向振动模式。

通过使用在晶体结构预测方面成熟的粒子群优化算法，提出了6种化学计量比为5:1的氮化碳新相。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究它们的结构、稳定性、机械性能和电子性质。计算结果表明，在提出的6种结构中，P62m-C₅N是能量最稳定的。弹性常数和声子谱计算表明，这些结构在0 GPa时是机械稳定和动力学稳定的。电子计算显示，I4₁-C₅N是金属性的，而其他5种结构是半导体。维氏硬度计算表明，除I4₁-C₅N外，其余氮化碳都为超硬材料。通过形成焓计算，分析认为这6种结构能在目前实验所能达到的高压下合成(19~83 GPa)。

透明陶瓷是一种具有广阔应用前景的新一代无机非金属材料。本文介绍一种非传统的透明陶瓷制备方法——超高压烧结。相对于传统的制备方法，超高压烧结具有烧结温度低、烧结时间短、致密度高、抑制晶粒长大等特点，对制备纳米结构透明陶瓷具有独特的优势。着重介绍了近年来超高压烧结透明陶瓷的研究成果和进展，包括钇铝石榴石(YAG)、镁铝尖晶石、氧化铝等常见透明陶瓷的超高压低温烧结，以及纳米聚晶金刚石(NPD)、B-C-N、Si₃N₄等超硬透明陶瓷的高温高压制备，并对透明陶瓷的高压烧结机理进行分析和总结。

国产铰链式六面顶压机是我国独立发展起来的大腔体高压装置，经过50多年的不断发展，在工业高压合成和高压科学研究领域取得了丰硕成果，在国际上占据一席之地。本文仅以四川大学高压科学与技术实验室在国产铰链式六面顶压机应用于高压科学研究的技术研发为镜，展示国产铰链式六面顶压机大腔体高压装置在应用于高压科学研究领域的发展历程和技术特点，以利于该装置在今后的研发过程中继续保持和发挥其独特性能，为我国工业高压合成和高压科学研究发挥更大的作用。

TATB作为一种知名的钝感炸药，其敏感度和反应特性一直是含能材料研究领域的热点问题。采用从头算分子动力学方法，系统模拟了TATB在不同温度、压力以及含有黏结剂情况下的分解反应过程，并逐个分析这些因素对反应机理和反应速率的影响。结果显示：不同温度下反应机理基本保持不变，但反应速率受温度的影响较大；压力对反应前、后期有不同的影响；对于含有氟聚物黏结剂的体系，氟聚物会参与TATB的分解，并改变最终产物的组分。

利用小型化桌面式脉冲激光驱动冲击波可实现材料的快速动态加载，具有成本低、实验重复频率高、加载速率超高等特点。介绍了桌面式激光驱动冲击技术的研究工作，以及该技术在含能材料冲击点火分子反应机制研究中的应用。目前已搭建的纳秒激光驱动冲击波实验系统可以实现上升时间仅为几纳秒、峰值压力不小于2 GPa的超快动态加载，并发展了相应的冲击特性表征技术。利用该实验系统，研究了典型含能材料RDX的冲击感度，发现冲击高压导致的分子内电荷转移是影响材料感度的关键因素，高压下RDX分子杂环上的电子向NO₂转移并导致硝基的反应感度增加。该研究成果为认识RDX的冲击反应机制提供了一定的实验依据。通过现有的以及即将开展的工作，希望能够建立一套完整的技术手段，为从分子层次上研究含能材料的冲击反应机理提供实验支持。

利用高温高压实验技术，对月幔条件下水在橄榄石中的扩散行为开展实验模拟研究，考察氧逸度、压力和温度对水沿橄榄石晶体不同晶轴扩散速率的影响。实验结果表明：在高氧逸度条件下水在橄榄石中的扩散速率比低氧逸度条件下更高；扩散速率与温度正相关，与压力负相关；水沿橄榄石[100]轴的扩散速率较高，沿[001]轴的扩散速率较低，且随着压力的升高，扩散的各向异性减弱。月幔条件下，即使未完全饱和时橄榄石中的羟基含量仍超过10^-4，因此橄榄石可成为月球深部水的重要储库。通过对比岩浆上升及喷发速率与水在橄榄石熔体包裹体中的扩散速率可知，熔体包裹体在岩浆上升过程中不会出现水的丢失，而在岩浆喷发过程中极有可能由于扩散作用而丢失大量的水。因此，前人根据橄榄石熔体包裹体所推测的月幔水含量有可能仅是下限值。研究工作为准确推演月球演化历史提供基础科学依据。

利用可压缩多介质黏性流动和湍流大涡模拟的二维计算程序MVFT-2D，针对初始非均匀流场密度为高斯分布、马赫数Ma=1.27激波作用下的双模态界面失稳现象，进行了数值模拟研究。数值模拟结果表明，处于非均匀流场中的双模态振幅耦合效应较弱，而且低密度区的初始大振幅界面扰动增长最快，高密度区的初始小振幅界面扰动增长最慢。通过进一步分析可知，在一定初始振幅范围内，非均匀流场低密度区的振幅增长率较高，混合区域更宽，湍动能较大，受初始振幅影响较大，导致该区域界面不稳定演化较快。其变化规律与均匀流场呈现相反趋势，说明非均匀流场界面不稳定性的发展规律与均匀流场存在较大差异。

为直接测量霍普金森压杆加载下试样径向应变位移，提出了一种稳幅输出的新型全光纤位移干涉技术。该技术采用半导体光放大器与掺饵光纤放大器的组合对来自试样表面的反射光进行动态饱和式放大。理论研究表明，该新型全光纤位移干涉仪能够输出振幅稳定的干涉信号，消除试样表面反射光强变化对位移测量精度的影响。实验结果表明，新型全光纤位移干涉仪能够实现对霍普金森压杆加载下试样弹性应变和塑性应变的高精度非接触测量。

提出了一种新的超高温(1 600 ℃)动态力学性能测试及原位图像获取方法：在原有分离式Hopkinson压杆的基础上，利用加热源为MoSi₂的超高温炉实现超高温环境，采用两个活塞组成双同步系统，利用高速摄像机记录动态变形过程。为了验证所提方法的可行性，以TC4钛合金和SiC陶瓷为研究对象，进行超高温动态力学性能测试，其中：在TC4钛合金实验中，应变率为2 000 s^-1，温度范围为20~1 400 ℃，测得其流动应力从1.6 GPa降到150 MPa；在SiC实验中，应变率为250 s^-1，温度范围为20~1 200 ℃，测得其压缩强度从250 MPa降到220 MPa。根据高速摄像机记录的试样动态变形过程，分析试样的破坏模式，结果表明：在高温空气环境下，TC4钛合金试样表面有氧化层裂开现象，而在氩气环境下则没有；室温下，SiC试样初始裂纹产生时的应力为压缩强度的80%，而在1 200 ℃下为压缩强度的99%。

分离式霍普金森压杆(SHPB)实验常被用来获得混凝土类材料的动态压缩强度, 所得数据对建立本构方程有重要作用，因此需要对其进行正确解释或分析。利用最新的混凝土材料模型研究了SHPB实验中试件尺寸的影响。藉由混凝土试件的体积考虑动态尺寸效应的影响，并提出了一个计算由于惯性(约束)效应引起的动态增强因子的新经验公式。结果表明：新经验公式与不同尺寸混凝土的SHPB模拟结果吻合得很好，且惯性(约束)效应引起的动态增强因子随着试件尺寸的增大而增大。

基于Hayes多相状态方程、非平衡相变速率模型、非平衡损伤演化模型和含损伤的本构关系，建立了同时考虑相变和损伤的数值模拟方法。利用该方法对纯铁的对称碰撞实验进行了数值模拟，分析了纯铁的相变和层裂损伤的相互作用。结果表明，纯铁材料中发生相变时，等厚样品中才会发生层裂，并且数值计算的样品自由面速度、层裂位置与实验结果吻合。

研究了玻璃纤维复合三明治板在圆柱形平头弹体打击下的预测弹道极限的理论预测方法。建立了玻璃纤维复合三明治板的三阶段侵彻模型，包括侵彻面板阶段、侵彻复合材料夹芯层阶段和侵彻内板阶段。基于高速弹体侵彻下靶板的局部变形假设建立了理论关系，将弹体侵彻复合材料夹心层时视为刚体处理，面板和背板的侵彻阶段考虑了弹体的墩粗效应和靶板的绝热剪切效应。基于能量平衡原理，推导了复合材料三明治板的弹道极限，并将理论计算结果与实验结果进行对比和分析，研究了不同侵彻速度、弹体质量和夹心层厚度对弹道极限的影响。结果表明，理论计算结果与实验结果具有较好的一致性。

为认识弹丸高速斜侵彻入水的气/水界面变形破碎、入水空泡和水中冲击波传播，利用可变发射角立式二级轻气炮发射高速弹丸，结合高速激光阴影和纹影流场显示，给出了高速弹丸斜侵彻入水流场的演化图像。结果表明：当弹丸速度在350 m/s附近时，弹丸尾部气流会越过弹丸头部产生冲击波，因为时间短且水惯性大，冲击波在气/水界面反射但不会影响弹丸姿态和气/水界面。弹丸斜侵彻在水中产生冲击波系，气/水界面发生形变和破碎(“碎片云”)，水中产生冲击波系和空化气泡区，难以识别气泡和“碎片云”的边界，不同头部构型弹丸会影响气泡和“碎片云”体积大小以及水下弹道稳定性。弹丸速度为1.8 km/s时，碎片云体积大于水下空泡体积，但流场结构和350 m/s情形相似。采用立式二级轻气炮和流场显示系统，为研究高速弹丸斜侵彻入水现象提供了新的途径。

为研究聚焦式战斗部在炸药驱动下破片的轴向飞散特性，提高其轴向杀伤威力，以Shapiro公式为理论指导，对聚焦式战斗部壳体母线进行设计，并对战斗部装药结构进行优化改进。利用LS-DYNA有限元程序及ALE算法对战斗部的爆炸过程进行模拟, 以破片轴向分布为指标，对装药结构、壳体母线曲率与破片飞散特性的关系进行了分析。结果表明，“工”字形圆台装药和壳体母线曲率能够有效控制战斗部破片的轴向飞散，并得到了圆台的合理高度。此结果对于深入开展战斗部的破片飞散方向控制及应用研究提供了重要参考。

为探讨破片式战斗部空中爆炸下冲击波与破片的耦合作用机制，通过分析冲击波和破片在空气中的运动规律，在考虑壳体对冲击波强度的影响下，建立了冲击波与破片耦合作用区间的理论计算模型，并采用相关文献试验结果进行了对比。在此基础上，结合实例讨论了耦合作用区间随各影响因素的变化规律。结果表明，战斗部装填系数、装药爆速、壳体厚度以及能量分配对耦合作用区间的影响较大，而装药爆热、破片质量及破片形状对耦合作用区间的影响较小；随着装填系数、装药爆热和爆速、破片质量及冲击波能量与破片动能的比值的增大，耦合作用区间均减小；而随着壳体厚度和破片形状不规则度的提高，耦合作用区间增大。

为了研究V形反应装甲中线上不同弹着点位置对射流干扰的影响，利用三维有限元程序(LS-DYNA)对V形反应装甲靶板的射流侵彻过程进行模拟，并通过实验进行对比分析。结果表明，数值模拟结果与实验结果符合较好。弹着点不同时，V形反应装甲靶板对射流的干扰效果有明显差别，并且随着弹着点与底端距离的增大，射流在后效靶板上的侵彻深度呈先减小后增大的趋势；当弹着点距顶端6.25倍射流直径时，射流在后效靶板上的侵彻深度最小，该点的防护能力最优；顶端的防护能力优于底端。