在近几年的研究成果中显示,由于研究者们对混凝土材料的力学性能的深入探究及科学技术的快速发展,混凝土力学特性的试验与数值仿真相结合的问题开始逐渐受到学者们的重视,但是宏观层次的研究并没有考虑材料内部的非均质性和局部性,为了更好的揭示混凝土材料的断裂机理,进行细观层次的研究已经成为现今讨论激烈的话题。但是细观层次的研究存在一些疑点和难点,如为了生成和实际试件较为吻合的数值试件使数值结果达到合理的目的,一方面需要选择和确定细观单元的破坏准则及刚度矩阵的退化规律,另一方面还需要确定不同相的力学参数,与此同时,由于细观单元的数量较大,为了提高计算效率和准确性,需要选择合适的计算方法。本文在细观层次上将混凝土看作是由骨料、砂浆基质和两者之间的界面组成的三相非均质复合材料,通过在已有程序的基础上,改进了生成数值试件的程序并通过有限元计算软件结合损伤力学和计算力学实现混凝土的变形及损伤断裂过程的数值仿真。具体来看,论文进行的主要工作有以下几个部分:(1)为了生成和试验较为符合的数值模型,采用随机骨料随机参数模型,在已有程序的基础上,进一步提出了用于生成湿筛混凝土楔入劈拉模型的程序,并通过Walraven公式计算了不同级配段骨料的面积率,为后续数值模型的骨料投放做准备,最终生成相同逢高比、不同高度的数值试件;(2)通过对五组不同高度的湿筛混凝土试件进行楔入劈拉试验及基本力学参数的试验,可得到试件在宏观层次上的力学参数及相关断裂参数的变化规律,为后续进行数值仿真做铺垫;(3)在细观层次上研究混凝土的断裂及裂缝扩展情况,需要对材料的细观各相赋予不同的力学属性,试验所得到的宏观参数并不能直接反映细观材料的属性,所以本文在进行细观相材料属性研究时,采用《混凝土结构设计规范》提供的应力应变关系推导出适用于计算材料细观各相力学参数的关系式,由此可以使用有限元计算软件内置的塑性损伤模型进行数值仿真分析,得到不同尺寸数值试件的裂缝扩展云图等;(4)通过将数值结果与试验结果进行对比分析,可知湿筛混凝土的断裂韧度及断裂能能等断裂参数具有一定的尺寸效应,且数值结果与试验结果具有较好的吻合度,可说明本文中用于生成数值试件的程序及材料力学属性的计算基本是有效、可行的。