混凝土作为一种基础性的建筑材料，具有取材广泛、便于施工和造价低廉等优点，目前已广泛应用于民用、军事等各个领域，在工程建设中占据着重要地位。在细观层次上，混凝土被认为是由粗骨料、水泥砂浆基质以及孔隙和裂纹等多相组成的复合材料,具有明显的非均质性。随机分布且形态各异的微裂缝与孔隙是决定其性能的主导因素。故研究混凝土内部初始孔隙的分布规律，是混凝土力学性能研究的一大重点，对于研究混凝土的破坏过程以及改善混凝土强度、耐久性等性能有重要意义。本文建立了含孔隙的数值混凝土模型，基于混凝土初始孔隙的随机分布，深入研究混凝土孔隙参数对于宏观性能影响规律，可为改善混凝土的力学性能提供合理的依据。本文主要研究工作包括：
　　根据混凝土的细观组成和结构特点，对传统二维建模方法加以继承与改进，提出了一种高效的分步入侵判定算法。将孔隙直观地反映在模型中，建立了不同的含孔隙混凝土细观模型。对含圆形、椭圆形、多边形骨料与圆形、椭圆形孔隙的混凝土标准试件分别进行了建模，表明了该算法适用性较强。对不同面积率与多种形状骨料/孔隙混凝土的大量建模，进一步验证了该算法的效率。生成混凝土模型实例表明，本文提出的分步入侵判定算法计算效率高，程序耗时少，且算例生成的有限元模型，可较好地模拟混凝土试件在单轴压缩下的静态力学性能，其损伤分布云图表明孔隙对混凝土破坏路径有很大影响。
　　合理生成对比组模型，研究了样本随机分布对混凝土样本力学性能和破坏模式的影响。研究了含圆形、椭圆形和不规则多边形骨料的混凝土样本的力学性质，并对含不同形状骨料的混凝土模型的数值结果进行了比较。在确保骨料级配、粒径以及分布统一的前提下，建立不同骨料含量的细观模型,通过对比分析，研究了单轴压缩荷载作用下，骨料面积率对混凝土宏观力学性能的影响。结果表明，样本的随机分布和骨料形状的变化对混凝土宏观力学性能影响并不明显，仅对混凝土的破坏模态影响较大。
　　基于由砂浆、粗骨料及初始孔隙组成的混凝土细观模型，分别研究了初始孔隙在不同孔型、孔径以及孔隙率下对混凝土样本单轴受压强度、裂纹的萌生与扩展以及对破坏模态的影响。研究表明,孔型越接近狭长时（即孔隙长径比越小时），混凝土试样的承载能力越弱。而当孔隙率一定时，孔径越小混凝土强度越低。孔隙率的增加，使得混凝土宏观抗压强度明显下降。