涂层结构在工程中被广泛应用于提高结构的可靠性和耐久性,这类结构失效的主要原因是由于各种接触载荷引起的涂层和基体内及其界面上的应力集中。压电陶瓷涂层器件在工程中被广泛用作传感器、激励器和俘能器等重要的功能器件。对于涂层结构和压电陶瓷涂层器件在力电接触载荷作用下机电场的精细计算是对其进行安全性和功能性分析和设计的必要条件。基于这一工程需求,本学位论文对横观各向同性涂层结构和压电陶瓷涂层器件在工程中最为常见的球面、锥面和柱面三种力电接触载荷作用下的三维机电场进行了研究,系统给出了一系列的解析解。主要工作成果包括以下三个方面。（1）对于横观各向同性涂层结构,基于横观各向同性材料三维机械场控制方程的通解,考虑光滑和有摩擦接触两种情况,分别推导得到了涂层结构在球面、锥面和柱面三种机械接触载荷作用下,涂层和基体内机械场的三维全场解析解。并基于所得到的解析解计算了接触半径,优化了涂层厚度,讨论了界面脱层区域,并优选了涂层材料。基于此,对涂层结构进行了精细的安全性分析和设计。（2）对于压电陶瓷涂层器件,分别基于压电陶瓷材料耦合的三维机电场控制方程的通解和横观各向同性材料非耦合的三维机电场控制方程的通解,分别推导得到了压电陶瓷涂层器件在球面、锥面和柱面三种机电接触载荷作用下,压电陶瓷涂层内和基体内机电场的三维全场解析解。并基于所得到的解析解对压电陶瓷涂层器件分别进行了安全性和功能性分析和设计。（3）基于以上研究成果和数学平台编制了涂层结构接触力学专用软件平台。由于采用的计算方法不是传统的数值计算方法（如有限单元法）,而是直接以显式函数给出的三维全场解析解,所以该软件平台具有很高的计算精度和计算效率。在使用过程中计算技巧简单,非常方便于工程界的应用。利用该平台,降低工程人员设计成本,快速准确地找到各个影响因素的相互关系,从而抓住主要矛盾,事半功倍地解决问题,以获得成本低廉,性能优越的涂层结构。