本文提出了一种由碳纳米管增强复合材料（carbon nanotube reinforced composite,简称CNTRC）和纤维增强复合材料（fiber reinforced composite,简称FRC）构成的混杂层合结构。用碳纳米管替代碳纤维作为复合材料的增强相,在现有的制备工艺技术条件下不失为一种可行的工程应用方案。由于碳纳米管增强复合材料可以在厚度方向梯度排布,因而进一步提高了结构的力学性能和可设计性。此类先进复合材料混杂结构在航空航天等重要领域具有广阔的应用前景。关于此类结构的在复杂机械载荷和热环境作用下的非线性力学行为具有重要的理论和应用价值。复合材料结构在服役期间,在外荷载作用下会产生一系列的内部细观损伤。其中,基体裂纹是一种肉眼无法观察到的微观裂纹,通常出现在结构服役的前期。基体裂纹的出现对结构的刚度有较为明显的影响,因而也影响着结构的非线性行为。因此,出现基体裂纹后,对结构的力学性能进行再评估是非常重要的,可作为结构维修和结构损伤容限设计的参考依据。本文主要研究了置于弹性基础上含基体裂纹混杂层合结构的非线性动力响应,非线性弯曲,后屈曲,热屈曲后振动以及非线性低速冲击响应等问题。在von-Kármán非线性理论框架下,基于经典理论和Reddy高阶剪切变形理论,分别对混杂层合梁和混杂层合板构建了平衡方程,并利用二次摄动方法进行求解。在求解非线性动力响应和非线性低速冲击问题时,还要借助于龙格库塔数值方法对二阶常微分方程进行计算。在梁和板的本构关系中,利用剪滞模型（shear-lag model,缩写为SLM）、自洽模型（self-consistent model,缩写SCM）和弹性理论模型（elasticity theory model,缩写为ETM）计及基体裂纹的影响。分析中对剪滞模型和自洽模型做了修正。在结构的非线性低速冲击响应分析中,利用修正的赫兹接触模型描述冲头与功能梯度结构的接触过程。由于碳纳米管的梯度排布对功能梯度碳纳米管增强复合材料的力学性能有显著影响,本文提出了两种按中面对称排布的层合结构,即FG-1和FG-2型。数值结果表明,FG-1型的功能梯度排布能显著提高梁板结构的力学性能。本文在理论分析的基础上,编制了多个C++数值分析程序,对混杂层合结构进行参数化分析。主要考察了单层碳纳米管的体积分数,温度场和弹性地基对结构非线性行为的影响。在结构的非线性低速响应分析中,我们还考察了冲头的初速度和阻尼效应的影响。在混杂层合梁的非线性弯曲和热后屈曲分析中,我们加入了压电纤维增强复合材料（piezoelectric fiber reinforced composite,缩写为PFRC）,并考虑了电场的影响。本文计算得到的许多数值结果属于国际上首次发表,可为后续研究提供比照对象。参数化分析的结果有助于加深对此类混杂结构非线性力学行为的认识,对工程设计具有一定的指导意义。