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高压物理学报

高压物理学报

2026年02期

《高压物理学报》创刊于1987年9月，是我国高压物理领域唯一的专业性刊物，是由中国物理学会高压物理专业委员会、四川省物理学会主办，中国工程物理研究院流体物理研究所承办的学术双月刊。

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封面文章 | 冲击加载下分子流体/窗口界面“冲击冷却”的物理机制

封面文章 | 冲击加载下分子流体/窗口界面“冲击冷却”的物理机制

摘要：分子流体/窗口“冲击冷却”的物理机制是困扰冲击波物理学界多年的科学问题。对冲击界面冷却效应的物理解释有3种不同观点：分子流体/窗口之间的热平衡、熔融态光学窗口的消光效应和分子流体的冲击响应特性。为此，对比研究了化学活性流体 CHBr₃ 及惰性液态氩（LAr）与LiF光学窗口界面的冲击辐射行为和辐射温度变化特征。在相同的冲击压强下，2种介质的界面辐射特性呈现出不同的演变特征，可以认为，界面冷却效应与流体介质及其化学活性密切相关。观测结果表明，界面冷却效应由流体自身冲击响应所致，与热传导机制和窗口熔化消光机制无关。
高压物性与结构 | 原位高压下聚偏二氟乙烯(PVDF)的结构相变

高压物性与结构 | 原位高压下聚偏二氟乙烯(PVDF)的结构相变

摘要：聚偏二氟乙烯（polyvinylidenefluoride,PVDF）是一种多用途的半结晶聚合物，具有优异的压电、热释电和介电性能，被广泛应用于传感器、能源设备和生物医学等领域。PVDF的性能受结晶度和多晶结构 (α,β,γ,δ,ε) ）的影响，其中，极性 β 相比非极性 α 相具有更优异的机电性能。然而， α 相仍然是热力学最稳定和最容易获得的形式。利用原位X射线衍射和傅里叶红外光谱技术，研究了PVDF在高压下的结构演变。在常压条件下，PVDF粉体主要以 α 相存在，并伴有少量 β 相。随着压力不断升高（ 0～20GPa ）， α 相逐渐减少，新的衍射峰和振动带位移表明发生了和相变， β 相含量显著增加， γ 相随之生成。当压力进一步升高至 20GPa 以上时，晶格发生严重畸变，晶体长程有序结构被破坏，导致衍射峰展宽并最终非晶化。研究结果揭示了压力诱导下PVDF分子链重排与多晶型转化之间的复杂相互作用，阐明了其高压相变路径与结构演化规律，不仅深化了对PVDF结构-性能关系的理解，也为其在极端环境下的性能调控与高压技术应用提供了理论依据。
高压下物质的动态响应 | 混凝土拉伸断裂特性及动态裂纹演化规律

高压下物质的动态响应 | 混凝土拉伸断裂特性及动态裂纹演化规律

摘要：为探究混凝土的拉伸断裂特性和裂纹演化规律，开展了巴西圆盘的准静态劈裂试验和落锤冲击动态劈裂试验，结合有限元-黏聚单元耦合法（finite-cohesiveelementmethod，FCEM）模拟分析裂纹扩展过程及力学响应。试验结果表明：准静态加载时，混凝土圆盘试件发生拉伸断裂，圆盘中心形成一条沿加载方向贯穿的主裂纹和少量与其平行的次裂纹，裂纹主要在砂浆内部及骨料-砂浆界面扩展；三维圆盘试件的拉伸性能随厚径比的增大而增强。在动态冲击载荷作用下，试件仍为中心起裂模式，即圆盘中心形成一条沿加载方向的主裂纹，边缘则产生三角状破碎区域。随着落锤释放高度的增加，试件的破坏形态依次表现为：未起裂、起裂未贯穿、起裂贯穿和严重破碎。通过高速摄影获得的不同时刻裂纹长度的结果表明，随着落锤释放高度的降低，裂纹扩展时间延长。数值模拟结果显示，试件的起裂时间随落锤释放高度的增加呈非线性递减，并给出了起裂时间与落锤释放高度关系的经验公式。
高压下物质的动态响应 | 碳纤维/玄武岩纤维混合层合板的弹道性能和冲击后压缩行为

高压下物质的动态响应 | 碳纤维/玄武岩纤维混合层合板的弹道性能和冲击后压缩行为

摘要：探究了不同碳纤维/玄武岩纤维（carbonfiber/basalt fiber,CF/BF）配比的混杂层合板在弹道冲击及冲击后压缩（compressionafterimpact,CAI）性能方面的表现，结果表明，玄武岩纤维显著提升了混杂层合板的能量吸收能力。采用C扫描、电子显微镜和扫描电镜分析了材料的损伤机制，揭示了材料性能提升的内在机理。另一方面，混杂层合板的初始压缩强度随玄武岩纤维含量的增加而下降。在混杂层合板的能量吸收能力增强与初始压缩强度下降的共同作用下，CAI测试中受损层合板的残余压缩强度呈局部波动趋势。研究结果可为轻量化、高抗冲击复合材料的结构设计提供指导。
高压科学应用 | 一种新型聚能战斗部对含水复合结构的毁伤

高压科学应用 | 一种新型聚能战斗部对含水复合结构的毁伤

摘要：为提高聚能战斗部对含水复合结构的侵彻能力，设计了一种截锥-球缺组合罩，并通过数值模拟探究了其在水介质中的射流成型运动规律和对含水复合结构的毁伤性能。研究发现：在侵彻含水复合结构的过程中，相比于亚半球-球缺组合罩和U形-球缺组合罩，截锥-球缺组合罩形成的射流长度更大，射流头部速度更高，在水介质中形成的空腔通道、水介质径向扩展速度均最小，击穿后效靶板后的射流剩余动能以及射流剩余速度最大。利用数值模拟技术探究了截锥-球缺组合罩中截锥罩的锥角、高度、侧壁壁厚、顶壁壁厚等结构参数对射流形态及侵彻性能的影响，并对其进行了正交优化试验设计，结果表明：结构参数对射流侵彻性能的影响由大到小依次为截锥罩的锥角、高度、侧壁壁厚、顶壁壁厚；当锥角为 26^° 、高度为 22mm 、侧壁壁厚为4.0mm 、顶壁壁厚为 3.2mm 时，截锥-球缺组合罩的侵彻性能较优，穿透后效靶板时的射流剩余动能为 136.2kJ 。该研究对聚能型鱼雷战斗部的设计以及提高鱼雷战斗部毁伤威力具有一定的参考价值。
高压科学应用 | 岩石爆破损伤演化与动力响应的空孔效应

高压科学应用 | 岩石爆破损伤演化与动力响应的空孔效应

摘要：针对传统周边爆破易诱发随机裂纹损伤围岩问题，结合弹性力学理论与基于ANSYS/LS-DYNA的数值模拟方法，对空孔定向爆破中的损伤演化规律与动力响应特性进行了深入分析。首先，基于弹性力学理论，阐释了空孔在爆炸荷载下通过应力波反射产生拉应力集中从而实现对定向裂纹扩展的控制机制；接着，通过建立平面双孔不耦合装药数值模型，系统研究了炮孔间距和地应力场对损伤演化的影响；最后，分析了空孔附近峰值应力和质点峰值振速的动态变化规律。结果表明：空孔能够显著改变爆炸能量分布，将其引导至集中于炮孔连线方向，从而有效抑制非预期裂纹的萌生和扩展；空孔的定向效果受地应力场的调控，高地应力条件会削弱空孔水平方向的拉应力集中程度，进而抑制炮孔间裂纹扩展，故炮孔宜平行于岩体最大主应力方向布置，使定向效果最大化，并减弱地应力的抑制作用；当炮孔间距为 11～14 倍炮孔直径时，可促进主裂纹的稳定定向扩展，抑制非预期裂纹的发育，显著改善围岩损伤的控制效果。在高地应力工况下，建议将炮孔间距参考值适当缩小至 8～11 倍炮孔直径。
高压科学应用 | 深部高应力区岩爆烈度等级预测模型及应用

高压科学应用 | 深部高应力区岩爆烈度等级预测模型及应用

摘要：为确保深部高应力区岩土工程的施工安全，提升岩爆烈度等级预测的精准度，针对岩爆的突发性和复杂性，提出了一种基于鲸鱼优化算法（whaleoptimizationalgorithm，WOA）与极端梯度提升树（extreme gradient boosting,XGBoost）的组合岩爆烈度等级预测模型。首先，分析了影响岩爆烈度等级的主控因素，选取单轴抗压强度、最大切向应力、单轴抗拉强度、脆性系数、应力系数和弹性能量指数建立岩爆烈度等级预测指标体系，引入Pearson相关系数、链式方程多重插补法、合成少数类过采样技术（synthetic minorityoversamplingtechnique，SMOTE）和主成分分析法处理原始样本。其次，通过WOA优化XGBoost模型的最大迭代次数、树的最大深度和学习率，并采用准确率、精准度、召回率、F1分数和科恩卡帕系数综合评价所建模型的预测结果。最后，将该模型应用于秦岭终南山公路隧道和江边水电站引水系统预测岩爆烈度等级。结果表明：经WOA优化后XGBoost模型的最大迭代次数、树的最大深度和学习率分别为51、13和0.7325时效果最佳；基于WOA-XGBoost岩爆烈度等级预测模型得到的结果与实际等级的拟合度优于传统智能算法模型；通过将WOA-XGBoost模型应用于工程实践中，验证了该模型预测岩爆烈度等级具有较高的准确度和可靠性。
高压科学应用 | 高速侵彻下盐穴储气库动力学响应的数值模拟研究

高压科学应用 | 高速侵彻下盐穴储气库动力学响应的数值模拟研究

摘要：地下盐穴储气库是重要的能源基础设施，一旦发生冲击破坏，将造成不可挽回的损失，因此，确定评估盐穴在极端冲击载荷下安全性的关键动态稳定性指标具有重要意义。为探究高速侵彻下盐穴储气库的动力学响应，基于Riedel-Hiermaier-Thoma本构模型对盐岩材料进行定义，采用ANSYS/LS-DYNA软件构建了储气库的有限元模型，分析某种武器对盐穴结构的损伤效应，在此基础上，开展了3种不同盖层厚度工况的数值模拟，考虑垂直位移、竖向应力、有效塑性应变、剪切应力4个参数，揭示了动态冲击下盐穴溶腔顶板和围岩结构的破坏机制，以及形成关键稳定性指标的变化规律。数值模拟结果表明：减小盖层厚度会导致围岩动态响应加剧，塑性变形区域扩大；顶板和围岩的位移呈先上升后下降趋势；低竖向应力区的盐岩会受到较大的剪切应力，更容易发生破坏；围岩积累更大的塑性应变，其塑性变化受侵彻扰动更敏感。
高压科学应用 | 海底光电复合电缆冲击响应试验及仿真研究

高压科学应用 | 海底光电复合电缆冲击响应试验及仿真研究

摘要：为探讨海底光电复合电缆（submarine optical-electricalcomposite cable,SOCC）在不同工况下的抗冲击力学性能，对SOCC开展落锤冲击试验，揭示不同变量下其外铠装的结构变形特征，记录冲击演化过程和最大凹陷变形程度；然后，对SOCC开展有限元模拟，并与试验结果进行对比分析；最后，探讨了SOCC在不同参数影响下的变形特征。结果表明：内外铠装均发生了凹陷变形，铜铠装、铜导体和光缆铠装主要表现为弯曲变形，同时耦合局部凹陷变形；随着冲击能量的增大，金属构件达到最大变形所需时间缩短、回弹加快；冲击角度对内外铠装凹陷变形的影响不明显，对内部其他构件产生了显著破坏，其中上方构件的变形破坏最为严重。研究结果有利于对SOCC的动力学性能评估，并为工程中SOCC保护措施设计提供参考。
高压科学应用 | 工业电子雷管点火电阻能量转换特性及温度场仿真研究

高压科学应用 | 工业电子雷管点火电阻能量转换特性及温度场仿真研究

摘要：为了研究点火电阻发火过程中温度的动态变化，解决储能电容-点火电阻体系的匹配性问题，通过电热实验、红外温度测量和数值模拟方法，对不同电容放电电压下点火电阻的电压-电流变化和温度变化进行测量，并结合未熔断样品的表面情况，确定点火电阻的临界熔断电压，得出点火电阻的电特性规律和温度变化规律。结果表明：在相同电压下，桥膜式直线型点火电阻的熔断时间最短；相同阻值下，桥膜式点火电阻的熔断时间和升温时间比桥丝式更短，能达到的最高温度也更高。数值仿真结果与实验数据吻合良好，验证了模型的准确性，同时揭示了桥丝式和桥膜式S型点火电阻在通电过程中热量易在拐角处积累并率先发生相变的规律。

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目录

封面文章 | 冲击加载下分子流体/窗口界面“冲击冷却”的物理机制

封面文章 | 冲击加载下分子流体/窗口界面“冲击冷却”的物理机制

高压物性与结构 | 原位高压下聚偏二氟乙烯(PVDF)的结构相变

高压物性与结构 | 原位高压下聚偏二氟乙烯(PVDF)的结构相变

高压下物质的动态响应 | 混凝土拉伸断裂特性及动态裂纹演化规律

高压下物质的动态响应 | 混凝土拉伸断裂特性及动态裂纹演化规律

高压下物质的动态响应 | 碳纤维/玄武岩纤维混合层合板的弹道性能和冲击后压缩行为

高压下物质的动态响应 | 碳纤维/玄武岩纤维混合层合板的弹道性能和冲击后压缩行为

高压科学应用 | 一种新型聚能战斗部对含水复合结构的毁伤

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高压科学应用 | 岩石爆破损伤演化与动力响应的空孔效应

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高压科学应用 | 深部高应力区岩爆烈度等级预测模型及应用

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高压科学应用 | 高速侵彻下盐穴储气库动力学响应的数值模拟研究

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高压科学应用 | 海底光电复合电缆冲击响应试验及仿真研究

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高压科学应用 | 工业电子雷管点火电阻能量转换特性及温度场仿真研究

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封面文章 | 冲击加载下分子流体/窗口界面“冲击冷却”的物理机制

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高压物性与结构 | 原位高压下聚偏二氟乙烯(PVDF)的结构相变

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