作为一种典型的非均匀材料，混凝土的性能取决于原材料的品质、组份、浇灌工艺和使用条件等。在承受荷载以前，混凝土已存在微裂纹。随着加载的进行，裂纹萌生、扩展、贯通，直到产生宏观裂缝，并在应力-应变曲线上表现出非线性响应。在细观尺度上，混凝土一般被视为由砂浆、骨料和这两者之间的界面过渡区组成的三相复合材料。在数值模拟中，要建立合理的数值模型，选取合适的材料参数，并用恰当的有限元方法来实现模拟，才能得到足够精确、真实的模拟结果。　　 本文采用课题组最新发展的一种粘结裂缝模型研究不同应力状态下混凝土开裂的力学行为。该模型在砂浆区域和界面过渡区中插入粘结单元来表征裂缝的潜在路径，并保证单元尺寸足够小、网格足够精细，以近似地模拟混凝土加载过程中裂缝萌生、发展的随机性和自由性。　　 微裂纹的数量与模式与多种因素有关，例如骨料形状和级配、水泥含量及水灰比等。本文模拟了含不同形状及粒径分布骨料的混凝土试块在单轴拉伸、单轴压缩下的力学响应以及三点弯曲梁试验，以研究这两种因素对混凝土强度及破坏形态的影响，并与现场试验的结果进行对比及分析。　　 在实际工程应用中，结构构件通常受到轴力、弯矩、剪力和扭矩不同组合的作用，因此混凝土一般都处于复合受力状态。本文模拟了双轴受拉、双向受压及拉-压应力状态下的混凝土开裂行为，并将结果与Kupfer双轴受力试验所得的强度变化规律图和结论进行了对比。　　 最后，本文将细观粘结模型扩展到了三维数值模拟中，并对三维模型进行了单轴拉伸以及单轴压缩试验的数值模拟，得到了与现场试验相当符合的最终破坏形态。