利用ABAQUS有限元软件建立有限宽中心裂纹板的裂纹扩展有限元模型,用python程序提取ABAQUS后处理结果。选取裂纹前端不同数目单元,采用三种基于单元应力外推法的最小二乘法拟合应力场和位移场数据对(r _i,K_Ii),得到中心裂纹板裂纹尖端处I型裂纹应力强度因子。通过与理论解对比,结果表明:每种方法都对应一个最佳单元选取数目,方法二对应的最佳单元选取数目最小,方法三对应的最佳单元选取数目居中,方法一对应的最佳单元选取数目最大;裂纹前端单元选取数目小于最佳数目时,数值解小于理论解,裂纹前端单元选取数目大于最佳数目时,数值解大于理论解;应力强度因子的求解精度与单元选取数目和拟合方法有关。三种方法的比较分析,对采用基于单元应力外推法求解应力强度因子时单元数目和拟合方法的选取具有指导意义。利用ABAQUS对基于塑性损伤本构的钢筋混凝土梁分级加载,对构件趋近于极限承载力状态过程中混凝土和钢筋单元第一主应力变化量进行统计分析,研究发现:加载初期混凝土单元第一主应力变化量分布比较发散,随着荷载的增大,第一主应力变化量分布越来越集中,负变化量频率增大,正变化量频率减小,最终正负变化量频率都约为0.5;在加载初期阶段,钢筋单元第一主应力变化量只有正变化量,随着荷载的逐渐增大,负变化量开始出现且频率越来越大,正变化量频率越来越小。在极限承载力状态下,混凝土单元第一主应力变化量在零附近区间所对应的单元基本上都为开裂单元,通过某个合适的应力区间可以将开裂单元筛选出来,从而达到预测裂纹开裂区域的目的。按照文献中的三点弯曲试验梁进行建模,通过本文数值模拟与试验相关曲线的对比,证明本文数值模拟计算是可靠有效的。然后对不同倾角、不同偏置距离的含预置裂缝三点弯曲梁进行研究,给出了不同倾角、不同偏置距离对梁构件极限承载力、开裂荷载和裂缝扩展的影响规律,同时研究发现,P-CMOD曲线的滞回特性随着纵筋配筋率的增加和初始预置裂缝偏离跨中距离的增加而越来越明显。通过MATLAB软件编制了二维和三维随机骨料投放程序,实现了骨料、界面和砂浆在MATLAB中的可视化,然后通过本文编制的Python程序将MATLAB生成的数据导入ABAQUS,最后添加XFEM裂缝来建立二维和三维随机骨料有限元模型。按照文献中三点弯曲梁的尺寸和材料参数在ABAQUS中建模,通过与文献三点弯曲试验梁断裂参数的对比,证明本文数值模拟的可靠性与有效性。然后投放不同面积率和不同级配的骨料,从细观层次上研究了裂缝在骨料、界面和砂浆中的扩展规律。