在新一代激光惯性约束聚变和大型磁阱型中子源等实现负载极端物理效应的大科学装置中,电磁参数指标的逐步提升对其中的脉冲大电流气体开关提出了吉瓦-百千安-百微秒的电弧放电要求,其平均电流上升率（di/dt）达到几甚至十几k A/μs。高电流上升率的脉冲电弧放电会诱导产生强烈的冲击波并施加于人造石墨电极,而石墨电极虽然耐电弧烧蚀,但是机械强度较低。电弧冲击波可能直接造成电极的断裂、破碎甚至突然爆裂,大大缩短了开关的使用寿命,而缺乏电弧的力学作用分析也限制了更高通流容量开关的研发。为建立脉冲电弧放电参数与冲击波超压之间的联系,推导了电弧诱导冲击波超压的理论计算模型。通过求解所建立的电弧通道能量平衡方程,得到了电流上升阶段冲击波超压峰值时空演化的理论公式,证明了超压峰值与电流上升率的4/5次方成正比。冲击波超压传播的衰减速度由快变慢,在放电前期具有电弧的变能量补充特性。仿真研究冲击波超压随电弧能量及其注入速率、电弧电导率、气体密度、电极间距等多种影响因素的变化规律,发现超压与电流上升阶段的能量注入速率最为相关。为建立电极的入射冲击波超压与其关键位置应力之间的联系,分析了冲击波折反射效应及其对圆柱石墨电极的破坏机制。基于入射冲击波会在电极表面发生折反射现象,分别分析了正入射冲击波对石墨电极表面及附近区域造成的剪切效应和斜入射冲击波对电极表面造成的偏心压缩效应。基于上述入射冲击波进入电极内部的折射波会在电极底面或侧面发生折反射现象,分别分析了正入射冲击波的折射波对电极底面产生的压缩效应和斜入射冲击波的折射波对电极侧面附近产生的拉伸效应。因此,电弧冲击波对石墨电极的破坏机制有压缩、剪切或者拉伸破坏。基于前述两类关系,综合得到了电弧放电参数与电极关键位置应力之间的联系,评估了电弧放电对石墨电极的破坏风险。当开关流过较大电流时,利用电弧放电参数,计算入射冲击波超压峰值。基于此,继续求解得到圆柱电极的最大压缩、剪切、拉伸应力,并分别与抗压、抗剪、抗拉强度进行比较,证明了石墨电极底部发生压缩破坏的风险最大。根据裂纹演变机理,冲击波对电极的破坏机制是超大故障电流放电在电极底面产生强烈压缩波,使石墨沿着累积的裂纹路径突然断裂。最后,在使用本论文所述圆柱石墨电极的前提下,得到了保证电极正常运行的最大电流上升率。