为全面分析碰撞时地铁车辆端部材料开裂、结构的局部屈曲和失稳变形等现象,提高车辆碰撞的仿真精度,以不锈钢地铁车体常用材料SUS301L-MT以及端部结构为研究对象,从材料和结构两个层面,将试验与仿真相结合,对其冲击失效行为展开研究分析。首先,开展了SUS301L-MT不锈钢的准静态断裂试验,获得了不同应力下状态下的断裂应变,分析了应力三轴度对其断裂应变的影响;通过仿真分析,对比了VM失效模型和GISSMO模型两种失效模型对此种材料的适用性;分析了单元尺寸对GISSMO模型参数的影响,并通过薄壁圆管压溃试验,验证了失效参数及单元尺寸修正的正确性。结果表明:对于SUS301L-MT不锈钢材料,应力三轴度对断裂应变影响显著,各应力状态下的断裂应变最大相差51.10%;断裂应变随着单元尺寸增加整体趋势呈负指数幂变化降低,而应力减弱系数呈线性增长。然后,针对SUS301L-MT不锈钢温升软化特性,进行了关于温度项的动态本构模型修正;开展了动态拉伸断裂试验,获得了该材料在不同应变率下的断裂应变,将GISSMO模型扩展成了动态失效模型。结果表明:SUS30L-MT不锈钢呈现应变率强化效应,同时存在屈服滞后现象;关于温度项修正Johnson-Cook模型可以较好地描述其随着塑性应变增大而逐步软化这一特征;在动态加载下,材料的断裂应变低于准静态,但随着应变率的提高,其断裂应变有所增加。最后,开展了不同速度下基于失效模型的端部结构垂向偏置碰撞冲击分析,对于碰撞冲击中主动车的端部屈曲失效问题做出了结构优化改进,研究了碰撞冲击中端部的力流分配情况以及纵向支撑梁的冲击特性。结果表明:相比VM模型,GISSMO模型更能准确描述端部结构的碰撞冲击失效行为。通过增加垂向抗弯刚度和设置诱导槽可有效降低爬车风险,其中诱导槽与材料特性相结合,随着速度越高,纵向支撑梁初始峰值力呈下降趋势;在碰撞冲击过程中,纵向力主要承载对象由纵向支撑梁为转化为侧边梁。通过上述3方面的研究,获得了SUS301L-MT材料动态本构模型、动态失效模型和车体端部结构冲击特性及失效行为,为进一步提高列车碰撞过程中结构失效仿真精度以及车体耐撞性设计提供理论支撑。