高温超导体由于具有较高的临界转变温度、较大的临界电流密度以及俘获强磁场的特性,自从其诞生以来就受到材料科学和凝聚态物理研究领域广大学子的极大关注,表现出广泛的应用前景。高温超导体俘获磁通线的特性使其内部产生的磁通钉扎力严重阻碍了高温超导材料与结构工程的应用,对其电磁场作用下的物理和力学特性的研究是超导理论与应用技术研究中的关键基础性课题；而对于越来越多出现的、具有极大应用潜力的非均匀超导材料的电磁力学性能与行为的研究更具挑战性。结合高温超导材料与结构的工程应用背景,本论文针对几类非均匀高温超导结构在外加磁场或承载电流作用下的超导物理特性与力学行为特征开展了理论研究与数值分析。首先,分析了一带有孔洞的高温超导圆柱体内的应力及磁致伸缩特性。基于超导临界态指数模型,给出了超导体内部的电流以及磁通密度分布特征,结合弹性力学平面应变理论,解析获得了受磁通钉扎力作用下的超导圆柱体内应力分布表述。文中采用将孔洞内填充非超导态弹性材料的方法,有效解决了孔洞边缘出现的应力集中问题,并获得了超导体以及填充材料内的应力和磁致伸缩的解析表达式。结果表明：填充后的超导圆柱体孔洞处的电磁应力集中被有效抑制,当填充材料的力学特性特别是杨氏模量与超导材料的杨氏模量相当时,超导圆柱体内的环向和径向应力分布获得最优状态；而填充对于超导圆柱体的磁致应变的影响较小。其次,针对非均匀的梯度型矩形超导块体,考虑超导材料临界电流密度和杨氏模量的梯度变化特征,文中解析分析并研究了超导体内磁通密度、应力、应变以及磁致伸缩的分布特性与变化规律。揭示了梯度型超导体内的最大应力及发生位置随外加激励磁场的变化特征,并详细讨论了不同的电流密度梯度参数α和杨氏模量梯度参数β对超导体内的电磁应力和磁致伸缩的影响。分析结果显示：梯度型超导材料的电学和力学非均匀特征对其相关的超导物理学和力学性能影响显著,梯度参数α对外加上升以及下降磁场作用下的超导体内的磁感应强度分布影响显著,材料的非均匀性显著增大了材料内产生的最大应力,而材料杨氏模量梯度参数β则削减了超导体内的应变以及磁致伸缩大小。再次,针对梯度型矩形超导薄板结构,考虑退磁效应以及承载电流与外加磁场的共同作用,开展了对超导薄板内的电流与磁场分布特征分析,解析给出了超导薄板内的磁通钉扎力大小及空间分布。结合弹性力学基本方程,首次解析地求解了受承载电流与外加磁场共同作用下的梯度矩形超导薄板内的电磁力分布和应力分布。给出了零场冷情形下梯度超导薄板内的应力及应变分布特征,以及材料梯度参数对其应变以及磁致伸缩的影响规律及其变化特征。结果显示：受承载电流与外部磁场共同作用下的梯度矩形超导薄板两侧俘获的磁通密度呈不对称分布状态,薄板内由磁通钉扎力而引起的最大应力要显著大于单一场作用情形；同时受约束端的影响,梯度超导薄板内的应力及应变分布显著不同与单一场作用情形,当薄板俘获磁通线多的一侧被约束时,板内出现的拉应力极易引起脆性超导材料的破裂；与材料杨氏模量相关的梯度参数β直接影响着梯度超导薄板内的应变及磁致伸缩的大小；受承载电流与外部磁场共同作用下的超导薄板内出现磁滞后现象,而这一现象在超导薄板仅受承载电流作用时消失。最后,针对高温超导在电力输运、储能等方面的层状结构设计的应用背景,文中对基体-超导层状结构在承载电流与外部磁场共同作用下的电磁力学特性进行了研究。在获得超导层内的电磁学分布特征后,结合力学平衡方程给出了超导薄板内的正应力与基体-超导层界面处的剪切力关系表达式。数值结果表明：受承载电流与外部磁场共同作用时,超导薄板内不对称分布的磁通线在薄板内产生的合力被基体-超导结构界面处的剪切力平衡,超导薄板内的应力呈不对称分布状态,薄板两侧出现拉应力作用,且超导薄板内俘获磁通线多的一侧拉应力显著大于另一侧的拉应力,而这一拉应力极易引起脆性超导材料发生断裂破坏,进而限制了基体-超导结构承载电流与俘获磁场的大小；同时,受到基体材料性能特别是杨氏模量的影响,软基体约束与硬基体约束下的超导薄板内的正应力以及基体界面处的剪切力分布显著不同。本文针对高温超导材料与结构应用层面一些关注问题的研究,特别是在非均匀超导材料与结构电磁力学多场行为与特性理论研究上的有益探索,相关研究结果可为高温超导非均匀及多层结构的多场环境下的应用提供理论指导。