复合梁结构广泛应用于桥梁、建筑及航空等工程领域。在服役过程中,该类结构往往涉及屈曲失稳、突跳等非线性宏观尺度力学行为,并且其宏观结构尺度的力学行为与微观材料尺度的应力状态紧密相关、交互影响。现有的多尺度均匀化模型可模拟宏观结构、微观材料的力学状态并实时相互传递应力、应变等关键力学信息,但难以兼顾计算精度与效率。为此,本论文旨在综合运用多尺度计算均匀化方法、Carrera统一模型理论及数值渐近法,开发面向复合梁结构准确高效的缩减模型与数值计算方案。其涉及三个层面上的模型缩减:1)在微观材料尺度上,采用计算均匀化方法获取均质化的宏观结构实时本构关系;2)在宏观结构尺度上,采用Carrera统一模型理论构建高效的降维模型;3)在路径跟踪技术上,采用数值渐近法快速准确地求解多尺度非线性系统。基于此,本论文开展了以下研究:首先,在Carrera统一模型的框架下,通过将位移场展开为幂级数形式,把三维问题转化为仅含轴向未知数的一维问题,从而建立宏观结构尺度的降维模型,并构造相应的一维梁单元。利用该缩减模型,研究了层合梁在温度场-湿度场-力场耦合作用下的变形行为、三明治梁的自由振动问题及梁结构失稳与突跳现象。研究结果表明,本文提出的缩减梁模型可以保证在获得精确结果的同时降低其计算成本。进一步地,在计算均匀化理论框架下,构建可实时互传宏微观力学信息的复合梁多尺度缩减模型,其中,宏观尺度上采用上述构建的一维梁模型,微观尺度上采用实体代表体元。如此,不仅缩减了宏观模型的积分点,而且减少了积分点上代表体元的求解次数,从而大幅缩减计算量。研究结果显示,多尺度缩减模型能高效准确地模拟纤维增强型复合梁结构宏微观交互失稳现象。本研究不仅为快速准确模拟复合梁结构非线性问题开发了可靠的技术工具,而且为其它复合结构的高效建模与仿真提供了新的思路。此外,研究成果还丰富了多尺度均匀化方法与模型缩减技术。