Page 43 - 《爆炸与冲击》2026年第10期

第 46 卷 徐 蓉，等： 基于数据驱动混杂点阵结构的惯性效应和结构效应竞争机制分析 第 10 期

主要源于准静态压缩过程中应力变化幅值较小，且应变前期未出现显著高应力响应，平稳且变化幅度小

有利于模型实现更准确拟合。分析表明，Bi-LSTM 模型对 HOIL 应力-应变曲线在线性弹性段和塑性平
台阶段的力学响应预测较为准确；在高应力区域，散点呈现发散趋势，该区域对应应力迅速升高的致密
阶段，预测精度有所下降。由于应力快速增长的致密阶段不在比吸能计算范围内，因此该偏差对后续分
析结果影响较小。综上所述，所建立的 Bi-LSTM 预测模型在不同加载条件下均具有良好的预测精度与
适用性。

100 150

90 Ideal line 140 Ideal line
130
80 120
110
Predicted stress/MPa 60 Predicted stress/MPa 90
70
100
80
50
70
60
40
50
30
30
20 40
10 20
10
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 20 40 60 80 100 120 140
Finite element stress/MPa Finite element stress/MPa
(a) Quasi-static planar compression (b) Dynamic planar compression (100 m/s)
图 8 Bi-LSTM 和有限元方法获得应力点的线性关系
Fig. 8 Linear relationship between stresses obtained from Bi-LSTM predictions and finite element simulations
3 结果对比分析

3.1 结构效应对比吸能的影响

在准静态压缩条件下，结构效应对力学响
Stage Ⅰ Stage Ⅱ Stage Ⅲ
应的影响主要体现为构型包含不同密度胞元个 18 Count
17 240 000
数比例及其空间排布方式的共同作用。图 9 展 16 200 000
示了经预测拓展得到的准静态压缩下 HOIL 比 15
14
吸 能 ψ Q,HOIL 随 HD 胞 元 数 量 的 分 布 情 况 ， 并 以 ψ/(J·g −1 ) 13 150 000
0.1 J/g 为区间统计各区间内的构型数量，通过颜 12 100 000
11
色深浅直观反映构型分布的密集程度。为评估 10 ψ Q,LDUL =10.63 J/g ψ Q,HOIL 50 000
9
ψ Q,LDUL
HOIL 的能量吸收性能，以低密度均质点阵结构 8 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 0
LDUL 的准静态比吸能 ψ Q,LDUL （10.63 J/g，图 9 中 HD cell amount
红线）作为参考基准。结果显示，99.99% 的 HOIL
图 9 准静态压缩下 HOIL 的比吸能随 HD 胞元
构型的比吸能超过该参考值，说明结构效应有效 数量的变化趋势
提 升 了 HOIL 在 准 静 态 压 缩 下 的 能 量 吸 收 能 Fig. 9 Variation trend of SEA of HOIL under quasi-static
力。尽管在计算比吸能时已考虑不同 HD 和 LD compression with the increase of HD cell amount
胞元比例带来的质量差异，HOIL 结构的比吸能仍表现出显著差异，进一步印证了结构构型对力学性能
的重要影响。
根据 HD 胞元数量，整体比吸能分布可划分为 3 个阶段：阶段Ⅰ对应 HD 胞元数量 0～20 个，约占总
构型数的 4.6%，其比吸能分布较为分散，表明在 HD 胞元数占比较低时，胞元排布方式对力学响应的影
响尤为敏感；阶段Ⅱ对应 HD 胞元数量 21～43 个，覆盖约 90.8% 的构型，对应 HD 胞元占比 1/3～2/3 的
区间，是构型分布的主体阶段；阶段Ⅲ对应 HD 胞元数量 44～64 个，构型数量占比约 4.6%，其比吸能随

HD 胞元比例进一步降低且趋于集中。值得强调的是，阶段Ⅱ的比吸能表现最优，其峰值较参考值提升

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