Page 45 - 《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

效应较弱，动态增强效果更为显著。
为进一步揭示惯性效应与结构效应的竞争机制，首先从趋于均质化的点阵结构构型展开分析。在

HD 胞元数量较低区域（HD 胞元数量 1～20）和 HD 胞元数量较高区域（HD 胞元数量 44～64），混杂点阵
结构分别趋近于 LDUL 和 HDUL。分析表明，在这 2 种趋于均质的条件下，惯性效应均表现得尤为突
出。HD 胞元数量较低区域比吸能提升率的波动较大，尽管存在部分构型的提升效果超过 λ ψ,LDUL ，但表
现不稳定，结构的排布方式会显著影响惯性效应的发挥效果。这一现象表明，在此阶段惯性效应与结构
效应之间存在激烈竞争，惯性效应虽能一定程度提高整体应力水平，但由于整体刚度较低，在高速冲击
下易发生整体压溃。而 HD 胞元数量较高区域的比吸能提升率多数高于 λ ψ,LDUL ，惯性效应占据主导地
位。由于结构趋于均质化，结构效应较弱，且整体刚度较高，惯性力导致极高的初始峰值应力，惯性效应
得以充分发展。这 2 个区域共同印证了结构的均质化倾向会削弱其内部微结构调控机制，从而使惯性
效应充分凸显。与之形成鲜明对比的是，在 HD 胞元数量居中区域（HD 胞元数量 21～43），即 HD 与
LD 胞元比例接近均衡、结构混杂程度最高的阶段，惯性效应的表现受到显著抑制。该区域内 λ ψ 波动显
λ ψ,LDUL ，表明其动态响应相对稳定。该区域涵盖 以上的 构型，排列方式的
著减小，且全部低于 90% HOIL
影响减弱，说明高度混杂状态对结构产生了一种稳健的调节机制，有效抑制了惯性效应的影响。

结构混杂程度越高，惯性效应表现越弱的 Equivalent plastic strain
HDUL 0 1.0
现象，其本质并非惯性效应消失，而是在动态加
(quasi-static)
载下，惯性效应与结构效应共同作用的变形模式
发生了根本性转变。这一转变可从变形机理与 HDUL
(dynamic)
力传递路径两方面进行解释。如图 12 所示以 ε=0 ε=0.17 ε=0.33 ε=0.50 ε=0.67
HDUL 结构的等效塑性应变演化为例，在准静态
图 12 HDUL 在准静态和动态压缩条件下的塑性变形演化
压缩下载荷施加缓慢，结构始终处于力平衡状 Fig. 12 Plastic deformation evolution of HDUL under quasi-
态，各胞元的力学性能相近，导致变形进程较为 static and dynamic planar compression conditions
一致。而在高速冲击时，惯性效应促使点阵结构 Equivalent plastic strain
RC7 0 1.0
从加载端开始发生变形并吸收能量，其变形模式 (quasi-static)
表现为从冲击端向固定端逐层压溃，形成典型的
RC7 HD cell amount=16
惯性主导响应。点阵结构的压溃本质是杆件形 (dynamic)
成塑性铰并依次折叠的过程。惯性效应通过提
RC114
高整体应力水平，倾向于使多个塑性铰同时激 (quasi-static)
活，而结构效应则通过薄弱区域优先变形控制塑
RC114 HD cell amount=32
性铰的形成顺序，引导变形沿特定路径发展。混 (dynamic)
杂点阵结构中杆径细的 LD 胞元由于屈服应力
远低于 HD 胞元，成为了结构中的薄弱区域。结 RC193
(quasi-static)
合图 13 混杂点阵结构的等效塑性变形云图可见
（RC7、RC114、RC193 结构所含 HD 胞元数量分 RC193 HD cell amount=48
(dynamic)
别为 16、32、48），在准静态加载条件下，混杂点
ε=0 ε=0.17 ε=0.33 ε=0.50 ε=0.67
阵结构的变形优先在 LD 胞元区域启动，形成局
部化且不对称的变形带。当结构处于动态加载 图 13 3 种混杂点阵结构在准静态和动态压缩
条件下的塑性变形演化
环境时，尽管惯性效应显著提升了整体应力水
Fig. 13 Plastic deformation evolution of three HOIL
平，但 LD 胞元因其较低的屈服强度仍优先发生 configurations under quasi-static and dynamic
屈服。屈服后的 LD 胞元通过杆件接触机制形 compression conditions
成持续的能量耗散区域，而 HD 胞元则主要承担结构支撑作用。此时，结构性调控显著抑制了惯性效应
的均匀传递效应。更重要的是，当应力波在混杂点阵结构中传播时，不同刚度的胞元界面会引发复杂的

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