混凝土结构是当前应用最广泛的结构形式之一,保证其安全和可靠性至关重要。智能混凝土集结构和传感功能于一体,为混凝土结构智能监测提供了新选择。二维纳米材料具有优异的电学和力学性质,可以对混凝土的性能进行改善。本文采用有限元软件ANSYS构建智能混凝土的三维模型,并研究其力学、电学和裂纹等方面性能。利用Materials-studio软件计算二维纳米材料的电学性质。主要研究以下内容:（1）利用有限元软件中APDL模块编写三维投放程序并建立石墨烯智能混凝土3D模型。在基体中加入不同体积百分比的石墨烯片后进行模拟,得到在电压下的电流矢量密度图。结果表明在相同条件下,石墨烯明显改变了智能混凝土的电学性质,并且随着参量的增加,智能混凝土的导电性能逐渐变好。（2）采用ANSYS有限元软件建立含有不同尺寸石墨烯的智能混凝土3D模型。对含有两种尺寸颗粒的智能混凝土模型分别进行拉伸和压缩荷载下的模拟,得到模型的von Mises应力和位移云图。结果表明:在拉压应力下,所建立的智能混凝土模型的应力分布基本一致,石墨烯的表面尺寸影响智能混凝土的力学性能。石墨烯片与混凝土的位移变化基本一致?在应力作用下,石墨烯片尺寸大小对其与周围混凝土的协调性影响较小,石墨烯片和混凝土可以共同工作。（3）应用APDL的二次开发功能编写裂纹扩展程序,对智能混凝土模型的切面图进行裂纹扩展模拟。结果表明:对模型施加位移量,在石墨烯片和周围材料的交界处最先出现裂纹点,并且裂纹点处于增强体尖端附近区域。随着位移步的增大,裂纹点增多。由位移量对裂纹扩展的影响可以看出,含有表面尺寸为1nm×2nm增强体的智能混凝土抗拉伸能力更强。（4）采用第一性原理方法,计算了二维纳米硅烯（硼烯）吸附体系在变形作用下的结构稳定性和电子性质。结果表明,形变对吸附体系带隙的影响比本征硅烯更大。通过改变形变量,发现带隙可通过形变进行调节,并由形变程度所控制,说明硅烯（硼烯）及吸附体系是良好的传感器材料。对含有硅烯（硼烯）的智能混凝土进行模拟,结果表明二维纳米材料与周围混凝土的兼容性良好。