為了便于科技攻關，九院成立了四個尖端技術(shù)委員會，郭永懷領導場外試驗委員會。場外試驗涉及到結(jié)構(gòu)設計、強度計算和環(huán)境試驗等任務，負責進行核武器研制的實驗和武器化。

郭永懷一方面為科研人員傳授爆炸力學和彈頭設計的基本理論，另一方面致力于結(jié)構(gòu)強度、振動和沖擊等方面的研究，加速建立自己的實驗室，組織開展一系列的前期試驗。

在郭永懷的倡議和積極指導下，中國第一個有關爆炸力學的科學迅速制定出臺，從而引導力學走上了與核武器試驗相結(jié)合的道路。

同時，郭永懷還負責指導反潛核武器的水中爆炸力學和水洞力學等相關技術(shù)的研究工作。此外，在潛－地導彈、地對空導彈、氫氧火箭發(fā)動機和反導彈系統(tǒng)的研究試驗中，郭永也作出了巨大貢獻。

在對核裝置引爆方式的采用上，郭永懷提出了“爭取高的，準備低的，以先進的內(nèi)瀑法為主攻研究方向”的思路。

為確立核武器裝置的結(jié)構(gòu)設計，郭永懷提出了“兩路并進，最后擇優(yōu)”的辦法，為第一顆原子彈爆炸確定了最佳方案，對一些關鍵問題的解決起了決定性的作用。

這一方案不僅為第一顆原子彈研制投爆所采用，而且為整個第一代核武器的研制投爆所一直沿用。

1961年7月，郭永懷加入中國共產(chǎn)黨。

四、國防元勛

1963年，為了加快核武器的研制步伐，黨中央決定將集中在北京的專業(yè)科研隊伍，郭永懷遷往在青海新建的核武器研制基地。1964年10月16日下午3時，中國的第一顆原子彈試驗成功。