主要研究领域有：板壳的非线性力学、复合材料结构力学、结构动力学弹塑性动力学、包装力学、结构损伤检测、结构减振降噪理论及技术、结构检测加固、岩土力学与工程、阻尼材料与振动控制、新型材料动态本构关系、智能结构与微机电系统、压力容器理论与设计、传感器灵敏元件理论与设计、结构随机非线性振动理论与计算力学方法、结构的安全及可靠度研究、高性能混凝土与新型纤维混凝土、粘弹性材料本构分析、大跨度桥梁的理论与设计等。

其中，在板壳结构分析与应用、包装力学、结构损伤检测理论与应用等领域形成了明显的特色和优势，凝聚了一批在国内外有影响的青年学者，特别是在板壳非线性微分方程求解、板壳的非线性理论与计算、板壳理论的工程应用等三个方面，优势突出。

一、板壳结构分析与应用
本方向主要研究内容、特色优势、已取得代表性科研成果、在研代表性项目和可能取得的突破：
板和壳是固体中最常见的物体形式,是具有优良特性的结构元件，因此板壳结构分析是现代力学中特别引人注目的一个分支,几乎与一切工程设计都有关系,尤其对航天、航空、航海、机械、石油、化工、建筑、水利、动力、仪表、交通等工程设计更具有指导意义。

因此,该研究方向的特点就是该方向学术带头人刘人怀院士近40年在板壳结构领域进行了系统性创新研究并将成果应用到上述工程领域中。

本研究方向的主要从事以下几方面的研究：
1．板壳非线性理论与工程应用
（1）自1910年von Karman开创板壳非线性理论研究以来，这一方向的研究成果已为世界在20世纪的发展做出了突出的贡献。

但在前50年，因非线性数学缘故，发展缓慢，因此，寻求非线性微分方程解法成为关键。

在解析法的精确解法方面，刘人怀教授提出了修正幂级数方法，成功求解了最高阶导数项带有小参数的非线性微分方程。

在解析法的近似解法方面，刘人怀教授和叶开沅共同提出了修正迭代法，成功地求解了一系列板壳非线性微分方程，其成果获广东省自然科学一等奖
（2）结合工程实际，对波纹板壳、单层板壳、双金属旋转扁壳、夹层板壳、复合材料层合板壳和网格扁壳等6类板壳，进行了非线性弯曲、稳定和振动问题的研究，多数属国际先行探索。

前三类板壳主要作为精密仪器仪表和传感器的心脏—弹性元件，研究了7种波纹膜片，7种跳跃膜片和U型波纹管,其设计公式已在我国主要厂、所使用，结束了国内产品依赖外国公式加经验设计的历史。

系统地研究了复合材料层合板壳和夹层板壳的非线性问题，这两类板壳的研究为飞行器结构等设计提供了科学依据。

其成果获国务院侨办科技进步一等奖。

运用等效原则，建立了单、双层网格扁壳非线性理论，为大型公共建筑的屋盖结构、大型储油罐新型顶盖等设计提供了理论依据，并获2000年国家自然科学基金资助。

利用该理论对广州新白云国际机埸主航站楼的大跨度钢结构进行了稳定性分析。

成果《复合材料基本力学问题的理论研究》2005年获广东省科学技术一等奖
2．板壳线性理论与工程应用
（1）提出了既简单实用又符合工程设计精度要求的厚板壳弯曲理论，成功地应用于我国高压换热器、高压容器和超高压容器以及桥梁等的设计实践。

建立了国际上第一个厚管板理论，用于试制我国第一台大型换热分离氨组合设备的高压管板。

提出厚圆柱壳理论，挽救了六台报废的我国试制的生产航空煤油的铂重整装置。

提出厚球壳理论使我国大型尿素合成塔试制成功。

提出厚圆柱壳径向开孔的应力分析公式，指导了我国最高压力容器高压聚乙烯反应器的试制。

提出厚球壳和厚圆柱壳理论，成功地解决了我国最大直径加氢反应器的试制。

提出厚锥壳理论，用于我国最高铁路桥墩的设计。

（2）提出了组合壳的设计公式和锥壳的临界载荷计算公式，成功地用于我国最大炼油厂大型减压塔的设计
（3）使用厚板理论对辽河油田大直经扩孔钻头进行力学分析，为提高石油产量作出贡献.
1 弹性理论基本方程
1.1 空间问题
1.1.1 力的概念
1.1.2 空间问题的平衡方程
1.1.3 空间问题的几何方程
1.1.4 空间问题的物理方程
1.2 平面问题
1.2.1 平面应力问题与平面应变问题
1.2.2 平面问题的三大方程
1.2.3 弹性理论问题的求解方法
1.2.4 轴对称问题
2 薄壳理论
2.1 基本概念
2.1.1 基本术语
2.1.2 旋转薄壳变形的基本假设
2.2 回转薄壳的应力分析
2.2.1 平衡方程
2.2.2 几何方程
2.2.3 物理方程
2.3 回转薄壳的无力矩理论
2.3.1 无力矩理论的一般方程
2.3.2 应用无力矩理论的条件
2.3.3 无力矩理论的应用
2.4 有力矩理论
2.4.1 圆筒壳体的有力矩理论
2.4.2 有力矩理论应用
2.5 边缘应力
2.5.1 边缘应力产生的原因。