本方向主要面向我国高端战略装备多功能一体化防护结构设计及制备方法研究。该方向主要包含冲击载荷下材料与结构动态响应与失效仿真分析方法、多尺度结构缓冲吸能与动态失效调控设计方法、复合材料与结构冲击响应与失效设计及制备方法、隐身抗冲击多功能一体化防护结构设计以及极端冲击载荷下实验表征评价技术几个方面。从冲击动力学理论、多功能结构设计方法、一体化制备技术及实验表征评价等多个方面为我国新一代运载火箭、高价值卫星、空间站、大型水面舰艇、重要水下装备等战略装备防护能力的提升提供有力支撑。

细分方向1：冲击载荷下材料与结构动态响应与失效仿真分析方法

面向爆炸冲击作用下复杂结构动态失效过程，在热力学一致框架下建立了率相关力热耦合相场计算方法，通过引入“广义剪切韧性”表征剪切带内损伤演化的能量耗散，实现了绝热剪切时空相关演化过程的有效模拟；针对非均质材料断裂，发展了基于离散元和区域积分的动态J积分均匀化方法，实现了考虑复杂微结构断裂的路径无关动态J积分，解决了非均质材料动态裂纹扩展阻力曲线定量表征的难题。

细分方向2：多尺度结构缓冲吸能与动态失效调控设计方法

面向吸能缓冲材料的定制化设计，提出了隐函数族描述的曲面点阵构型，在保持曲面点阵优良力学特性的同时大幅拓宽了设计空间；进而发展了基于深度神经网络的曲面点阵结构力学响应代理模型，结合遗传算法实现了具有定制化应力-应变响应的曲面点阵结构快速逆向设计，为冲击防护设计提供了有效手段。

细分方向3：复合材料与结构冲击响应与失效设计及制备方法

面向传统热固性复合材料脆性高、层合结构易分层等弊端，无法满足舰艇装备抗冲击需求的问题，提出了基于材料结构一体化思路的多尺度增韧结构抗冲击设计方法。建立了基于三维编织纤维结合改性环氧树脂的复合材料夹芯结构设计制造方法，发展了正交双向波纹夹芯结构设计策略，有效避免了层合构型，显著提升了结构抗冲击效能。针对复合材料结构多尺度所带来的计算维度问题，提出了基于数据驱动的复合材料结构宏细观动态力学计算分析方法，建立了三维编织等复杂空间构型的复合材料结构体系的动态失效本构，可实现其多尺度动态力学行为不仅“算得了”，而且“算得准”。

细分方向4：隐身抗冲击多功能一体化防护结构设计

隐身抗冲击多功能一体化防护结构设计方法是一种融合隐身、抗冲击和多功能防护的先进结构设计技术。该方法通过集成多种高性能材料和创新结构设计，实现了在保持结构轻量化的同时，显著增强了对冲击波、碎片等威胁的防护能力。同时，该设计还具备隐身功能，有效降低被敌方探测到的风险。这种设计方法不仅极大提高了装备的生存能力，还显著增强了其在复杂战场环境中的隐蔽性，为现代军事装备提供了更为全面的安全保障。

细分方向5：极端冲击载荷下实验表征评价技术

面向高应变率、超高温、多场耦合等极端冲击场景，研究团队开展了系列试验表征测试方法研究。发展了基于二级轻气炮的超高速碰撞试验加载装置，可实现5mm铝弹丸5km/s的试验加载以及观测表征；建立了基于脉冲电源的超大功率电磁冲击等效加载装置，实现了波形连续可调，功率达到500MW的强冲击等效加载；开展了火箭爆炸分离载荷下结构动态响应测试表征方法研究，揭示了点式、线式多型火工分离结构冲击源响应规律及能量耗散机理；开展了高速跨介质飞行器入水试验，发展了高速入水冲击载荷响应形成规律及降冲设计方法。为高端装备极端冲击环境下的试验表征提供了有力保障。