多层结构(Mutilayer Structures)是一种非均匀材料,在厚度方向上具有材料性能连续变化,能适应复杂环境,且材料具有可设计性的优点,广泛应用于航空航天、机电、声光学、石油化工、核能以及生物医学等领域。同时多层结构一般服役于复杂的多物理场环境,并且其损伤形式是同时含界面分层和横向裂纹的复杂三维裂纹。本文拟基于扩展逐层法(Extended Layer-Wise Method,XLWM),对典型损伤模式下的多层结构的多物理场动态断裂问题进行研究,主要内容包括以下三个方面:首先,将扩展逐层法应用到含有损伤复合材料层合板的稳态热-力耦合问题上,利用一维的弱不连续函数和强不连续函数来构造层间界面的应变不连续和分层界面的位移不连续,利用标准的扩展有限元法模拟面内横向裂纹,而厚度方向的温度场利用一维准静态热传导方程求解。在数值算例中,利用经典层合板理论(CLPT),一阶剪切理论(FSDT),Reddy的逐层理论(LWT)以及三维弹性模型验证了本文模型的正确性。然后,将化(扩散)-力耦合模型引入到扩展逐层法中,研究化(扩散)-力耦合模型的准静态问题。将Crank-Nicolson法和Newmark法引入到扩展逐层有限元理论中,研究化(扩散)-力耦合的动态问题,并通过应力强度因子和能量释放率来计算和预测存在裂纹和界面损伤时的损伤扩展情况。通过数值算例,研究位移和浓度在无损伤和有损伤情况下的动态分布情况,并利用应力强度因子和能量释放率来分析了浓度动态扩展过程中的裂纹损伤情况。最后,将热-力-化(扩散)三场耦合效应引入到扩展逐层法中,研究三场耦合作用下,功能梯度材料板的动态断裂问题。在高温情况下,考虑温度对材料参数本身的影响和对粒子浓度扩散的影响,研究了损伤对位移、温度和浓度动态分布的影响规律。