周期叠层梯度材料具有独立可控的波阻抗分布和极少的物相反应，已被用于实现准等熵加载。然而，由于制备技术的局限性，目前制备的周期叠层梯度材料的波系作用时间只有纳秒量级，难以获得更高量级的加载时间。为此，系统探究了流延技术，成功通过流延法结合低温致密化技术制备出大尺寸Al-Cu周期叠层梯度材料。通过微观结构表征和动态加载实验，验证了其质量和准等熵加载特性。结果表明：材料梯度结构明显，层间平行度高，层界面结合良好，无裂纹缺陷，且无金属间化合物生成；材料致密度达95.8%，整体变形量小于15 μm。Al-Cu周期叠层梯度材料以510.6 m/s的驱动速度加载6 μm厚Al靶时，加载波形振荡上升，加载时间接近1 μs。通过对实验材料Al/Cu周期层厚和Cu层波阻抗进行修正，设计模拟结果与实验曲线在加载趋势上吻合较好，表现出良好的准等熵加载特性。研究结果可为周期叠层梯度材料制备技术提供理论依据和技术支持。

冲击波脉宽是冲击起爆过程中影响炸药冲击转爆轰的重要因素之一。为此，利用火炮平台，对1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯（1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzene，TATB）-2钝感炸药进行了冲击起爆实验。通过改变冲击飞片厚度控制冲击波脉宽，采用电磁粒子速度计和示踪计记录冲击波速度、炸药的波后粒子速度等实验数据。通过数据分析，得到了TATB-2炸药的冲击波脉宽与爆轰距离等参数之间的关系。结果表明，脉宽效应对TATB-2炸药的冲击起爆过程有显著影响。研究结果可为理解钝感炸药的冲击起爆特性提供参考。

结合实验与数值模拟，系统地分析了泡沫铝夹芯管在侧向爆炸载荷下的动态响应和能量吸收性能。通过弹道摆锤系统，开展了一系列侧向爆炸实验，分析了结构的几何参数、泡沫铝的相对密度以及炸药质量对泡沫铝夹芯管变形模态和抗爆性能的影响，获得了泡沫铝夹芯管在爆炸载荷作用下的最终变形模态和挠度。基于实验结果，通过数值模拟进一步比较了泡沫铝夹芯管和空心圆管夹芯管的抗爆性能，对空心圆管夹芯管在梯度与非梯度设计下的表现进行了对比分析。结果显示：在相同条件下，空心圆管夹芯管的最终变形均大于泡沫铝夹芯管，但两者之间的差异并不显著。在梯度空心圆管夹芯管结构中，最外层壁厚最大、中间层最薄的梯度配置在提升抗爆性能方面具有最佳的效果。此外，梯度空心圆管夹芯管的抗爆性能明显优于非梯度结构。

为提升现有类混凝土材料的动态性能，在超材料混凝土基质中加入橡胶骨料形成新型抗冲击材料，并对其细观力学模型在冲击荷载作用下的动态响应进行数值模拟。对试件内各组分含量、级配、分布情况及适用材料模型进行系统标定和验证，分析了橡胶超材料混凝土在冲击荷载下的衰波能力及各组分相互作用规律，探讨了橡胶骨料在高幅值荷载下对橡胶超材料混凝土破坏模式、损伤区域及损伤程度的影响，并对橡胶含量及粒径进行了参数分析。数值模拟结果表明：橡胶骨料的加入不仅使混凝土的损伤区域呈现“分散”特征，还能够有效降低试件的损伤程度；橡胶骨料可提升试件韧性，抑制损伤程度的加剧；高橡胶含量对试件强度造成负面影响，形成损伤抑制与损伤加剧之间的矛盾，为确保两者平衡，建议橡胶骨料体积占骨料总体积的15%～30%。以上结果说明，在超材料混凝土中加入橡胶骨料能够有效提升试件的动态性能，为未来抗冲击材料的设计和工程应用提供参考。

剪切增稠液（shear thickening fluid, STF）浸渍凯夫拉（Kevlar）织物是一种新型复合材料，相比纯Kevlar织物，具有更好的抗冲击性能，研究其动态本构模型具有重要的理论意义和应用价值。首先，通过引入动态增强因子（应变率效应）和残余强度因子，结合STF的流变特性和纱线拔出实验结果，发展了STF浸渍Kevlar织物的连续介质损伤力学本构模型；然后，利用提出的本构模型，开展了不同冲击速度下STF浸渍Kevlar织物侵彻的数值模拟；最后，将模拟结果与文献中的相关实验结果进行对比分析。结果表明：所建立的本构模型能够预测STF浸渍Kevlar织物在冲击载荷作用下的力学响应和破坏形貌，并且能够描述STF浸渍后Kevlar织物抗冲击性能的增强效应。

将传统木结构建筑的榫卯连接方法引入多孔柱中，在保持多孔柱的孔隙率相同的情况下，探究了连接方式、高度、孔型和孔数对结构力学行为和吸能特性的影响；通过试验测试和有限元模拟计算，研究了多孔柱模型在单轴压缩作用下的力学行为和能量吸收性能。结果表明：榫卯式多孔结构在实现快速装配的同时，内凹形模型的后期承载力较好，六边形孔型模型的承载力和吸能特性较好，单孔模型的承载力较好，多孔模型的吸能特性较好。

碳纤维增强聚合物（carbon fibre-reinforced polymer, CFRP）复合材料在破片冲击作用下的复杂侵彻行为和失效机制尚不明确，这一现状制约了其在防护领域的应用。针对实验手段在获取侵彻历程信息时面临的监测难度大、成本高昂等问题，构建了CFRP复合材料破片冲击有限元分析（finite element analysis, FEA）模型，采用基于应变的三维 Hashin 失效准则，并引入强度的速率依赖性关系。通过与实验结果对比，验证了FEA模型的有效性。模拟结果表明，在不同TNT当量和破片距爆点距离的条件下，破片的初速度和撞击倾角存在显著差异。将破片相对于靶板上不同平面间的倾角分别定义为α和β。固定冲击速度仅改变倾角α时，试样的吸能效果和冲击速度敏感性未表现出明显差异，而改变倾角β时试样的吸能效果和冲击速度敏感性差异显著。当β=0°时，CFRP复合材料在195～392 m/s的速度范围内表现出明显的冲击速度敏感性。当α=0°时，CFRP复合材料在195～392 m/s的冲击速度范围内的冲击速度敏感性随着β的增大而逐渐减弱。可视化的侵彻过程和破坏区域表明，接触面积、接触时间和变形程度是导致CFRP复合材料吸能效果和冲击速度敏感性差异的重要因素。

了解液压支架的防冲性能是防治巷道冲击地压的关键。基于在吸能构件研究方面的基础，针对现有液压支架缓冲吸能性能不足的问题，提出了一种泡沫铝填充新型吸能构件，并开展了防冲立柱的吸能特性研究。通过数值模拟方法在不同壁厚多胞圆管中选择吸能性能最优的管件，进行了7种不同方式的泡沫铝填充，并通过准静态压溃实验验证数值模拟的准确性，分析得出吸能性能较优的吸能构件填充类型（MRYF类型）。通过落锤冲击液压系统耦合数值模拟方法，对不同冲击能量作用下的常规立柱（无安全阀作用）和构件吸能立柱（MRYF类型吸能构件单独作用）的冲击特性进行分析，进而比较强冲击能量作用下液压吸能立柱（安全阀单独作用）和液压-构件吸能立柱（MRYF类型吸能构件与安全阀共同作用）的吸能特性。结果表明：新型吸能构件的平均承载力增加18.11%，吸能量提升7.64%，载荷均方差减小10.75%，变形模式更规律，综合吸能性能更优异；不同冲击能量下，吸能立柱内的液体压力峰值均明显减小；强冲击能量作用下，液压-构件吸能立柱内的液体压力峰值相对于液压吸能立柱降低6.28 MPa，立柱内液体压力更加平稳；新型吸能构件的加入可实现让缩吸能，有效降低冲击载荷下立柱内的最大液体压力，并减少对安全阀施加的总冲击能量，提高安全阀对不同冲击载荷的适应性以及冲击载荷作用下支架立柱的抗冲击性能。

为解决机器学习岩爆预测中存在离群样本、样本不均衡、麻雀搜索算法易陷入局部最优等问题，从数据预处理和算法改进2个角度建立岩爆预测模型。首先，基于岩性条件和应力条件，选取围岩最大切向应力、抗压强度、抗拉强度和弹性能量指数作为特征指标，采用3种机器学习算法，结合5折交叉验证方法构建预测模型。在数据预处理阶段，收集了174组国内外岩爆案例建立数据库，针对离群样本，引入局部离群因子（LOF）算法，根据岩爆等级逐级检测并剔除离群样本；针对样本不均衡问题，引入自适应过采样方法（ADASYN）增加少数类样本数目。采用3种混合策略改进麻雀搜索算法，利用改进的麻雀搜索算法（ISSA）对极限梯度提升树（XGBoost）、随机森林（RF）、多层感知机（MLP）3种机器学习算法参数寻优，分析准确率、精确率等多个评价指标，对模型进行有效性验证。结果表明，新构建的最优模型ISSA-XGBoost的准确率达到了94.12%，具有较高的预测准确率。此外，对4种特征指标进行特征重要性分析，确定了围岩最大切向应力是最重要特征。