混凝土是一种复杂的多相、非均质材料。传统的混凝土的宏观力学模型将混凝土理想化为均质材料,进行试验得出其力学参数来满足工程需要。这种简化难于研究混凝土材料在外荷载作用下裂纹萌生、扩展及贯通而导致的由细观层次到宏观层次的损伤和断裂过程。本文在细观层次上把混凝土看作是由粗骨料、水泥砂浆基体和二者之间的界面所组成的非均匀三相复合材料,在此基础上来模拟混凝土的宏观力学性能。首先,混凝土细观结构的随机骨料数值模型的建立,及其损伤破坏力学分析可为混凝土宏观强度分析研究提供依据。本文基于计算机图形学多边形重叠判断及区域填充算法,提出了适于任意指定级配曲线、任意形状、大小的骨料投放算法,并突破了传统凸型骨料投放限制,更接近于混凝土试件断面的实际。具体实现中,提出利用粒径极值比来控制骨料形状,并针对二维骨料的数值投放过程,提出少量的用户干预方法,比较传统完全随机法,提高了投放的成功率及效率。其次,混凝土的宏观性能在很大的程度上取决于三相组分的面积百分数、力学和物理性能及相互作用。因此,研究界面的结构特性对于进～步了解混凝土宏观性能具有重要的理论意义和现实意义。本文在建立混凝土细观数值试件后,就其中主要影响因素进行组改分析,提出层合界面单元,提高了细观混凝土模型建立的效率和精度。在此基础上,分析了界面单元中不同材料组分比例及界面厚度对界面单元性质的影响,并研究了其对混凝土试件宏观表征强度的影响。与此同时,研究了力学参数的可靠性及约束条件和单元尺寸等因素对混凝土单轴受力性能进的影响。最后,针对ANSYS分析过程中出现的问题,自行编译Fortran程序进行分析计算,并与相应的ANSYS计算结果进行比较,验证了部分计算程序的有效性。