纤维混凝土(FRC)是兴起于20世纪后半叶的一种新型建筑材料。在混凝土中掺入纤维，从微观机制上改善了材料的性能，弥补了混凝土抗拉强度低、韧性差以及极限延伸率小等弱点。作为一种典型的复合材料，纤维混凝土本身具有鲜明的结构特性，其力学性能和损伤破坏规律不仅取决于组分材料性能，同时也取决于细观结构特征。因此，采用细观力学方法对复合材料的微结构进行增强机理分析，建立相应的细观模型，并将嵌含该模型的背景材料按一定的力学规律统计平均为宏观的力学行为，构造与各种材料细观参数相联系的本构模型，是材料工作者的重要研究任务。本文以纤维混凝土在轴拉条件下的本构模型为主要研究目标，重点分析在单轴拉伸条件下，纤维混凝土材料在弹性变形、基体开裂、裂缝张开至纤维拔出等过程中纤维与混凝土材料的细观作用机理。 论文首先完成了一系列细观—宏观材料试验，其中包括：1)普通线形及异型纤维的轴向拉拔试验；2)线形及异型纤维的斜向拉拔试验；3)素水泥砂浆及含不同纤维型号FRC材料的轴向拉伸试验。每一组材料试验都得到了相应的荷载—位移全曲线。 论文通过对普通线形纤维的拉拔试验曲线进行拟合，取得界面性质初始参数。然后以基体、纤维、界面等材料组分的性质及细观结构尺寸特征为基本参数，建立了工程中广泛应用的异型纤维的拉拔理论模型。同已有模型相比，该模型不仅考虑到了拉拔过程中界面的粘结破坏及纤维的塑性变形，而且重点分析了界面压力变化导致的界面摩擦阻抗，并且量化模拟了基体材料的弹性或非弹性变形行为及其对载荷释放的影响，从而更加明确地解释了异型纤维拉拔的物理机制。从最终结果对比来看，理论计算曲线与试验曲线相符甚好。 论文还在斜向拉拔试验的基础上，以基体、纤维、界面等组分的材料性质及细观结构尺寸特征为基本参数建立了由轴向拉拔计算任意角度斜向拉拔全过程曲线的理论模型。模型中量化分析了斜向拔出过程中纤维的弯曲变形、基体的剥落以及由于纤维弯曲造成的界面摩擦等力学行为，首次量化得到了界面脱粘—摩擦与基体剥落两种破坏形式的转化条件，并首次计算得到了真正意义上的斜向拉拔全曲线。从计算结果来看，该模型适用于任意斜向埋置角度的理论计算。此外，该模型不仅适用于弹性、弹塑性等刚性纤维，而且适用于聚丙烯、尼龙等柔性纤维的斜向拉拔计算。通过与试验结果对比，该模型有着良好的预测性。 最后，本文综合异型拉拔及斜向拉拔两种细观模型，考虑到FRC材料开裂后断面上纤维的随机分布，建立了由细观至宏观的统计模型，用来定量计算裂缝张开后的桥联应力—位移曲线。并结合素混凝土的单轴拉伸试验曲线，建立了FRC在单轴拉伸条件下的拉伸本构模型。与试验曲线对比结果表明，该模型能很好地反映材料细观结构与宏观性能间的内在联系。因此，该模型可以被用来预测复合材料宏观力学行为，并据此进行优化设计，满足不同工程需求。