混凝土是土木工程中广泛应用的一种建筑材料，目前已经逐渐被应用到核电站安全壳、海洋平台、高拱坝等复杂结构中。对于这些复杂结构，正确的分析和合理的设计又必须依赖于混凝土多轴受力状态下的本构关系和破坏准则。从目前来看，材料力学试验和细观数值分析是两条重要途径，而混凝土多轴受力试验无论是加载设备还是测试技术均是相当复杂的。因此，随着高性能计算机以及数值算法的迅速发展，相对更为廉价的细观数值分析有望弥补或替代部分材料试验。本文主要是借助大型有限元软件Ansys的二次开发来进行数值模拟，从细观层次上研究混凝土在单轴载荷作用下的损伤断裂过程。 利用计算机图形学多边形重叠判断及区域填充算法，生成可考虑任意凹凸形状、大小的随机骨料模型，并且在二维骨料的生成过程中添加人工干预部分。对随机骨料模型进行有限元网格自动剖分，然后借助计算机生成符合随机分布的力学参数，并把它们分配给相应的单元，这样就生成了可进行数值试验的“混凝土试样”。细观单元可以发生拉伸损伤和压剪损伤，采用折线型损伤本构模型。 针对工程中常用的C20和C35混凝土，生成了相应的数值试样，对它们进行了单轴载荷下的数值模拟。根据得到的应力-应变曲线和裂纹演化图，分析了混凝土的损伤断裂过程。结果表明，首先是位于混凝土骨料多边形角点处的界面单元发生损伤和破坏，进而微裂纹逐渐扩展、贯通成宏观裂缝而导致其失稳破坏。在此基础上，研究了材料的力学参数、随机骨料的填充率、本构曲线、弹性模量的残余系数，以及随机分布等对试样在单轴载荷下的力学性能的影响，并对结果相应地进行了定量和定性分析。 总之，本论文为混凝土力学性能的数值模拟提供了新的研究途径，是进行混凝土在多轴受力情况下的数值模拟的基础性工作。