剪切增稠液体(STF)是一种新型功能材料,具有响应速度快,可逆性好,耗能效率高等优点。本文将一类STF液体填充于汽车防撞梁的吸能盒中,对其抗冲击性能进行了系统性的仿真与试验研究,以期提高汽车的低速碰撞安全性。本文主要研究工作如下:制备了四种质量分数的STF样品,通过流变试验测试了其稳态流变特性;四种悬浮体系均表现出剪切变稀、剪切增稠和剪切变稀三个典型流变特征。通过低速落杆冲击试验研究了STF的低速冲击吸能特性,以冲击加速度峰值、冲击力峰值和吸能量作为缓冲吸能特性的评价指标,研究结果表明STF具有较为优异的缓冲吸能特性。还应用LS-DYNA对STF低速冲击吸能特性进行了数值仿真研究,仿真结果和试验结果具有良好的一致性,验证了STF材料本构模型的合理性,为后续防撞梁的抗冲击性与吸能效果分析奠定了基础。通过数值模拟方法研究了STF填充于不同截面薄壁结构的轴向压溃吸能性能,研究结果表明,填充STF材料后,薄壁结构吸能能力得到综合改善。设计了一种横梁截面为矩形且带多吸能管的防撞梁系统,利用LS-DYNA开展了STF填充吸能盒、无材料填充和泡沫铝填充吸能盒的三种防撞梁系统在8km/h的速度下,100%重叠刚性壁正面碰撞和中心圆柱碰撞两种工况下的耐撞性研究。采用车体加速度峰值,碰撞力峰值和波形效率作为评价指标,对比研究了三种防撞梁系统的低速碰撞特性。研究发现,STF填充吸能盒的防撞梁系统更具碰撞安全性。通过低速落锤冲击试验研究了STF填充吸能盒的低速碰撞吸能特性,以圧溃位移、碰撞力峰值,吸能效率、平均碰撞力作为评价指标,研究发现STF填充的吸能盒吸能特性得到明显改善,压溃位移和碰撞力峰值得到有效抑制,吸能效率明显增加。