智能材料是一种能感知外部环境变化,能够判断并适当做出反应的新型功能材料。智能材料是现代高技术新材料发展的重要方向之一,将支撑未来高技术的发展,它使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失,实现材料结构功能一体化。圆柱结构是一类具有广泛工程应用背景的构件,例如它可以作为枪管或炮管,并且还可以用来作为各种化工系统、锅炉系统的管道。本论文选取了几种具有代表意义的智能材料作为结构的主要材料,如:压电材料,功能梯度材料,物理参数随温度改变而变化的材料等。本论文以智能材料圆筒、圆柱壳以及含热障层的双层结构为研究对象,综合考虑了他们在机械荷载及多物理场(温度场、电场和内部流体作用)作用下的结构响应问题。本论文的研究内容与创新工作如下:(1)在热机耦合作用下,考虑材料粘弹性,建立了含孔隙的无限长热塑性聚合圆筒模型,借助Laplace变换与逆变换研究了圆筒的动态响应,分析了温度及孔隙率对热塑性圆筒的力学性能的影响。(2)基于经典弹性力学理论,借助有限差分法、Newmark法,研究了在热冲击载荷作用下无限长双层厚壁圆筒热粘弹性动力学行为,分析讨论了各参数尤其是内层隔热材料的选取对结构强度的影响。(3)基于经典板壳理论和流体泊肃叶定律,讨论了充满流体圆柱壳在多场载荷作用下的弯曲变形问题,对结构的壳体部分和流体部分分别求得了解析解,然后着重分析了内部流体流速以及粘滞系数对结构产生的影响。(4)在前面研究的基础上,综合利用解析法和数值解法,分析了在多场耦合环境下有限长非均质双层结构的静弯曲,并通过一系列算例的分析与讨论,总结出了研究对象在多物理场耦合作用下的力学响应规律,并揭示了影响结构响应的各种因素及其大小。本论文的研究工作丰富和发展了智能材料与结构力学、热弹性力学和多场耦合力学。并将为进一步研究多场耦合下圆柱结构的力学行为以及结构优化提供一定的理论依据。