混凝土作为典型的非线性、非均质材料,其在细观上可以看做由骨料、砂浆及两者间过渡区三部分组合而成的复合材料,且各相材料具有不同的力学、物理特性,其中骨料的体积分数、形状、空间分布和取向及界面层对其宏观性能影响很大。由于骨料形态的复杂性和空间分布的随机性,实验室研究只能从宏观上给出直观的试验结果,而无法从混凝土结构内部去挖掘其中的损伤破坏起因。为了能深入理解混凝土材料的力学特性,采用数值模拟方法来代替传统试验方法,从细观出发,解释宏观现象,被越来越多的学者专家所接受。细观数值模拟的第一步,就是建立混凝土随机骨料模型。混凝土三维细观建模的相关研究不少,但缺点和困难依然很明显,研究人员或困于建模程序的复杂性,或困于软件功能的局限性,往往需要熟练运用多个软件,并配合使用,从而阻碍了众多学者的研究兴趣。ABAQUS软件的出现,为混凝土数值模拟带来了便利。本文,首先基于Python-ABAQUS二次开发和参数化建模,提出了球形-椭球一体化生成算法以及通过顶点波动生成随机凹凸型多面体算法,结果表明,在连续级配下可投放球形骨料的体分比均可超过55%,对椭球和多面体骨料形状的模拟也较为真实。同时,提出了一种可提高骨料体积含量的“布尔切割入侵判别法”,分别对椭球骨料和多面体骨料进行了二级配、三级配、四级配的投放试验,投放成功后的混凝土细观模型可以做到骨料、界面层、基体之间相互独立,这样大大方便了后续工作中为其赋予材料属性与分配截面以及网格剖分和加载,所得到的网格剖分结果满足骨料、砂浆及界面层网格协调性要求。通过丰富的内置方法与函数,可以分别完成对球形、椭球型、凹凸型多面体骨料模型从几何建模到网格剖分的自动化程序设计,极大地提高了混凝土细观研究的工作效率。然后,基于ABAQUS平台及其内置的塑性损伤本构模型,分别对椭球骨料模型和多面体骨料模型进行静力学、动力学等非线性数值模拟,进一步验证所提出的三维混凝土细观模型生成算法的有效性。最后,根据模拟结果对混凝土材料的力学性能等做出分析、评估。