双稳态非对称铺设复合材料层合板壳结构是一种具有两种不同稳定状态特性的复合材料层合结构。双稳态非对称铺设复合材料层合板壳结构一般是由碳纤维与树脂复合制备而成,由于碳纤维与树脂基体的热膨胀系数不同,在高温冷却过程中就会出现残余应力,并且非对称的铺设方式导致上下表面的残余应力无法抵消,从而导致复合材料层合板壳结构出现两个不同曲率的稳定状态。双稳态板壳结构不需要外力作用就能稳定在两种自然平衡位置,并且该结构所特有的跳跃现象使其获得相对较大挠度所需要的能量非常小,作为一种节能的可变形结构,双稳态复合材料板壳结构在可变形飞行器、航空航天、能量采集器、减振器等诸多工程领域具有广泛的应用前景,并且在实际工程应用中的环境非常复杂,双稳态板壳结构会不可避免地产生非线性振动。因此,为了充分利用双稳态板壳结构的优点,使其在航空航天等工程应用中发挥最大的作用,对双稳态复合材料层合板壳结构进行动态跳跃与非线性动力学研究具有重要的理论意义和应用价值。本文旨在研究双稳态非对称铺设复合材料层合壳的动态跳跃与非线性动力学特性。在考虑几何非线性情况下,利用Hamilton原理建立双稳态非对称铺设复合材料层合壳的非线性运动控制方程,然后对其进行动态跳跃与非线性动力学分析,并进行实验研究。具体的研究内容如下(1)在考虑几何非线性与剪切变形的情况下,基于三阶剪切变形理论和Hamilton原理得出在横向基础激励作用下双稳态非对称铺设复合材料层合壳的控制方程。考虑中心点固支-四边自由的边界条件,采用Language乘子法和Rayleigh-Ritz法求出固有频率、振型及模态函数,研究了双稳态非对称铺设复合材料层合壳的固有特性,并对比了不同铺设层数和不同几何尺寸对系统振动特性的影响。利用Galerkin法将偏微分方程离散为常微分方程,并得出了未扰系统的Hamilton函数,研究了固化温差对系统平衡点及势阱的影响,并运用Runge-Kutta法常微分运动控制方程进行数值仿真计算,得到了结构的动态跳跃临界载荷,研究了在横向基础激励作用下,铺设层数和几何尺寸对系统动态跳跃行为的影响。(2)运用多尺度法对双稳态非对称铺设复合材料层合壳的常微分控制方程进行摄动分析,得到系统1:1内共振时的平均方程,研究了作用在双稳态非对称铺设复合材料层合壳上的横向基础激励和阻尼系数对系统内共振行为的影响。运用Runge-Kutta法对平均方程进行数值仿真,研究了横向基础激励对系统非线性动态响应特性的影响。(3)运用多尺度法对双稳态非对称铺设复合材料层合壳的常微分控制方程进行二阶摄动分析,得到系统1:2内共振时的平均方程,研究了作用在双稳态非对称铺设复合材料层合壳上的横向基础激励和阻尼系数对系统内共振行为的影响。运用Runge-Kutta法对平均方程进行数值仿真,研究了横向基础激励对系统非线性动力学行为的影响。(4)对双稳态非对称铺设复合材料层合壳进行了振动实验研究,考虑中心点固支-四边自由的边界条件,使用电磁激振器、激光位移测振仪和高速摄像机等设备,测量和拍摄到了在横向基础激励作用下双稳态非对称铺设复合材料层合壳的非线性振动和动态跳跃现象,并与理论结果进行对比验证分析。(5)利用Abaqus软件,对双稳态非对称铺设石墨烯增强复合材料层合壳的制备过程和动态跳跃进行仿真实验,考虑中心点固支-四边自由的边界条件,在中心点施加基础激励,研究了双稳态非对称铺设复合材料层合壳在发生动态跳跃时横向位移与两个方向的面内位移之间的关系,并运用三阶剪切变形理论建立三自由度双稳态非对称铺设石墨烯增强复合材料层合壳的动力学控制方程。运用Runge-Kutta法对运动控制方程进行数值仿真,得到了结构的动态跳跃临界载荷,研究了在横向基础激励作用下,石墨烯质量分数对动态跳跃行为的影响。