Page 44 - 《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

约 52.6%，且该阶段内比吸能分布高度集中，约 14 586 101 个构型的比吸能集中在 12.5～14.0 J/g 区间，占
该阶段的 95.8%。相比于阶段Ⅰ的离散性强、波动大，以及阶段Ⅲ因结构趋近 HDUL 均质结构而导致比
吸能逐渐收敛并下降的特点，阶段Ⅱ在保持构型多样性的同时，展现出更优且更稳定的力学响应。这一
现象源于该阶段中 HD 与 LD 胞元比例接近均衡，两者能有效协同调控结构的压溃变形模式。通过合理
布置 LD 胞元形成的薄弱区域，引导能量耗散路径产生，可显著增强结构的整体吸能能力。相反，在趋于
均质化的阶段Ⅰ和阶段Ⅲ中，结构变形行为主要由单一类型胞元主导，缺乏多级渐进压溃的变形机制，
导致其能量耗散调节能力有限，能量吸收性能随之减弱。
3.2 惯性效应和结构效应竞争机制分析

当点阵结构承受 100 m/s 的冲击压缩时，惯
ψ D,HOIL ψ D,LDUL ψ D
性效应显现，比吸能分布随之发生变化。图 10 ψ Q,HOIL ψ Q,LDUL ψ Q
25 Count
展示了 HOIL 在准静态压缩下的比吸能（ ψ Q,HOIL ） 23 200 000
21 150 000
ψ D,HOIL ）分别随 100 000
与冲击压缩下的动态比吸能（ HD 19 50 000
胞元数量的变化趋势。动态冲击下，根据牛顿第 ψ/(J·g −1 ) 17 ψ D,LDUL =20.15 J/g 0
二定律，结构内部为抵抗加速度变化将产生惯性 15 200 000
150 000
13 100 000
力，该力远大于准静态屈服力，导致动态响应中 11 ψ Q,LDUL =10.63 J/g 50 000
9 0
初始峰值应力显著提高。对比图 4 所示的应力- 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64
HD cell amount
应变曲线可进一步观察到，惯性力抬升了压实前
平台阶段的平均应力，使得应力-应变曲线下面 图 10 HOIL 的比吸能性能在准静态压缩和 100 m/s
动态压缩条件下对比
ψ 因而大幅提升。受惯性效
积增大，平均比吸能
Fig. 10 Comparison of SEA of HOIL under quasi-static
应影响，LDUL 的比吸能在冲击压缩下（ ψ D,LDUL =
compression and 100 m/s dynamic compression conditions
ψ Q,LDUL =10.63 J/g）提
20.15 J/g）比准静态压缩下（
升 89.6%，均质 HDUL 比吸能提升 96.0%。
然而，压缩速度的提高所引入的惯性效应对能量吸收性能的增强作用在不同结构构型间存在明显
的差异性。均质点阵结构在动态压缩下的比吸能提升幅度接近一倍；而同时受结构效应与惯性效应耦
ψ = 13.27 J/g ψ = 19.46 J/g，增幅为 46.6%。这一差异
合影响的混杂点阵结构，其平均比吸能 ψ 由 增至
Q D
反映出惯性效应的表现受结构构型影响显著。进一步分析该差异，图 10 以 2 种加载条件下均质 LDUL

的 比 吸 能 （ ψ Q,LDUL 、 ψ D,LDUL ） 分 别 作 为 参 考 值 进

110 Count
行对比：在准静态条件下，99.95% 的混杂构型比 100 λ ψ,LDUL =89.6% 60 000
90
吸能高于参考值；而在动态压缩下，仅有 13.42% 80 40 000
70 20 000
的构型比吸能超过参考值。该现象说明，动态 λ ψ /% 60 0
50
下惯性效应虽被激发，但其对吸能能力的提升 40 λ ψ /%
30 99.6
效果受到结构效应的明显抑制，二者之间存在 20 59.6
10
明显的竞争关系。为深入揭示不同构型中惯性 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 19.6
HD cell amount
效应与结构效应的交互机制，图 11 展示了各构
型从准静态到 100 m/s 动态压缩下比吸能提升率 图 11 从准静态到动态加载下 HOIL 的比吸能提升率分布
的分布情况（按 0.5% 区间统计），比吸能提升率 Fig. 11 Distribution of specific energy absorption improvement
rate of HOIL structures from quasi-static to dynamic conditions
λ ψ ：
记为
ψ D −ψ Q
λ ψ = ×100% (3)
ψ Q
图 11 中以均质 LDUL 的比吸能提升率 λ ψ,LDUL =89.6% 为基准进行颜色标识：红色表示提升率低于基
准，白色表示接近基准，蓝色表示高于基准。分析表明，红色区域对应的构型在动态载荷下未能有效利
用惯性效应，甚至因结构效应过强而抑制了惯性力的积极作用；蓝色区域则反映惯性效应占主导，结构

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