混凝土材料力学性能较为复杂，其组成成分对混凝土的整体力学性能影响更为明显。通过基础力学试验可以较好的测出混凝土相关力学参数。但是由于条件限制，其试验数据的离散性较大，人为因素影响较为明显。随着计算机硬件性能的不断提升，计算效率有了飞跃式的发展，将混凝土简化为三相复合材料，在细观层次研究混凝土的相关力学特性成为“数值混凝土”研究的热点。作为在宏观尺度与微观尺度之间的研究层次，在细观层次将混凝土定义为由骨料、砂浆、界面所构成的三相复合材料。本文基于随机骨料模型，在已有的三相材料模型的基础上添加初始缺陷单元。将混凝土中的微小孔隙、微小裂纹定义为初始缺陷，认为混凝土在细观层次是由骨料、砂浆、界面和初始缺陷四相复合材料组成。初始缺陷单元满足蒙特卡罗规律随机分布在界面单元中的假设。通过定义不同含量的缺陷单元探讨其含量对抗拉强度的影响。由于计算硬件条件限制，但又要保证计算效率和精度的要求，将含有初始缺陷的随机骨料模型进行细观单元等效化处理，利用数理统计理论，探讨混凝土细观等效化特征单元尺寸，即在满足WEIBULL分布规律的前提下，统计不同网格尺寸的弹性模量离散系数C，当离散系数C趋于稳定值时确定细观特征单元尺寸。最后分析含初始缺陷单元的随机骨料模型与细观单元等效化模型各自计算特点及模拟效果。　　本研究主要内容包括：⑴建立含有界面初始缺陷的混凝土随机骨料模型（RAS）。在给定平面区间150mm×150mm和三维区间150mm×150mm×150mm内，基于蒙特卡罗随机分布规律，建立了不同形状的平面随机骨料模型。骨料形状包括：圆形、正多边形、随机多边形和随机凸多面体。假定缺陷单元符合蒙特卡洛规律随机分布在界面单元中，其数量是界面单元数量的0~10％，每种形状的骨料模型以单轴拉伸试验为例计算4组样本。统计计算结果发现：初始缺陷含量相同时计算结果误差从大到小排序依次为：圆形骨料>正多边形骨料>随机多边形骨料；不同形状骨料模型，随着缺陷含量增加，混凝土抗拉强度减小，当缺陷含量是界面单元数量的1%时计算结果与实验结果吻合较好，误差小于5%，当缺陷含量增加到10%界面单元时，混凝土抗拉强度降低了近30%。⑵为配合完成混凝土随机骨料模型单轴拉伸试验，基于APDL语言二次开发了带有残余强度的混凝土弹脆性本构。在单轴拉伸试验中，首先判断混凝土是否发生拉伸破坏，如果满足给定的阈值则发生弹性破坏，如果没有发生破坏，则进行剪切破坏判断，拉伸破坏占有优先权。⑶建立含有界面初始缺陷的细观单元等效化模型（MEEM）。为解决随机骨料模型计算效率低、对计算机硬件配置要求高的瓶颈问题，将含有1%初始缺陷的随机骨料模型进行Vogit并联等效均质处理，利用数理统计理论，探讨混凝土细观等效化特征单元尺寸，即在满足WEIBULL分布规律的前提下，统计不同网格尺寸的弹性模量离散系数C，离散系数C趋于稳定值时确定细观特征单元尺寸为10mm。将细观单元等效化模型与随机骨料模型计算时间、相对误差进行对比发现细观单元等效化模型计算效率是随机骨料模型的约120倍，计算结果相对误差小于6%。