剪切变硬胶（Shear stiffening gel,SSG）是一种以聚硼硅氧烷为基体的新型智能材料,外界快速的应力应变加载条件变化可使其力学性能相应地产生改变。自然状态下,剪切变硬胶是一种低模量、高阻尼比的粘性胶体;随外界应变率的迅速提升,胶体自身黏度和模量等力学性质发生急剧变化,剪切变硬胶进入橡胶态乃至玻璃态。剪切变硬胶的力学响应迅速且可逆,目前作为结构阻尼材料和功能基体材料被广泛研究。然而,现有研究主要集中在剪切变硬胶的功能化改性上,对于剪切变硬胶基本力学行为仍缺乏定量的描述,工程结构的应用研究尚显欠缺。本文以碳纳米管（carbon nanotubes,CNTs）和羰基铁颗粒（carbonyl iron particles,CIPs）增强的多功能剪切变硬复合材料为基础,研究了智能剪切变硬胶的流变学性能和磁响应行为,提出了一个包含磁场和温度影响的唯像本构模型,取得较好的拟合效果;基于其良好的导电性和磁敏感特性,制备了具有应变响应和磁响应的柔性传感材料,研究了应变率对该材料传感特性的影响规律,建立了一个包含灵敏度系数和应变率的唯像本构模型;将智能剪切变硬胶应用于仿生缝合板结构,分析了不同冲击能量作用下,结构整体能量吸收、力传递率等基本特征,使用有限元方法对结构的动力学响应进行了数值模拟分析,解释了实验现象和抗冲击机理;将智能剪切变硬胶应用于悬臂梁结构,对比了弹性材料填充和剪切变硬胶填充的缝合梁结构的振动行为差异,测试分析了其振型特征和阻尼特征,研究了其主动和被动的振动控制行为。具体内容包括以下四个方面:1.智能剪切变硬胶的制备及其力学行为的温度和磁场相关性表征。将碳纳米管和羰基铁颗粒均匀混入剪切变硬胶基体中,制备了不同种类的智能剪切变硬复合材料;以剪切变硬胶为基体的复合材料力学行为表现出对剪切速率、温度和外加磁场的高度依赖关系;通过测试不同温度和磁场下剪切变硬复合材料的粘弹性特征,构造了基于分数阶导数的材料粘弹性模型;确定了不同增强材料填充的剪切变硬复合材料的时温等效性主曲线方程（time-temperaturesuperposition,TTS）和磁响应行为,用于预测多种加载条件下材料的粘弹性特征。2.智能剪切变硬复合材料的磁-力-电耦合行为及其表征。对含有不同质量分数碳纳米管的剪切变硬复合材料的导电性和磁传感性能开展研究,研究了不同磁场激励下材料的力电耦合行为,对材料配方进行优化;研究了材料在中低速率冲击下的压阻响应行为,导电剪切变硬胶在中低速率冲击下呈现出显著的非线性电学响应特征;试验测量了磁场作用下,复合材料在循环冲击过程中的电学响应,磁场提高了材料电学信号稳定性;分析了磁通量密度0.3 T时,剪切变硬胶压敏系数的率相关性,建立了一个关于应变率和灵敏度系数的唯像本构模型。3.智能剪切变硬胶填充缝合板结构的力学特性研究。利用3D打印技术,制备了不同几何参数的剪切变硬胶填充的缝合结构;利用准静态压缩实验测试了缝合结构的结构刚度,发现其高度依赖于缝合界面的几何尺寸,且随加载速率增加而增大;低速冲击试验结果表明,缝合界面有效地降低了结构整体振动和力传递率;使用导电剪切变硬胶作为填充材料,获得了具有冲击感应功能的缝合板结构,可用于监视结构变形特征;利用有限元方法对缝合结构的变形行为进行了研究,分析了应力应变在缝合界面上的扩散路径,解释了缝合界面提高接触刚度和降低力传递率的机理。4.智能剪切变硬胶填充缝合梁的振动特性研究。制备了不同几何尺寸的悬臂梁结构,研究了几何参数对缝合梁结构刚度的影响,发现当缝合角45°时结构刚度达到最大;开展了缝合结构的受迫振动实验,结果表明几何参数对结构动态刚度和阻尼比有显著影响;对振动规律的分析表明,缝合结构的存在改变了结构动态刚度和结构阻尼,会对结构共振峰位置造成影响;利用外加磁场对磁敏剪切变硬胶填充的缝合梁动态力学性能进行调控,发现缝合结构显示出更好的振动抑制效果。