混凝土是一种复杂的多相非均质材料,其破坏过程的数值模拟研究可以使人们更加清楚地认识破坏过程的各种机制,有利于解释试验中发生的一些断裂现象,在证明数值模拟方法可靠和有效的前提下,可以取代部分试验,节省大量的人力和财力。更重要的是,对于试验技术难以模拟的复杂边界和荷载条件、缩尺模型试验中多种相似率难以同时满足等问题,用数值模拟有望获得较好的解决。因此进行精细的数值模拟研究有很大的理论和工程价值。本文对混凝土梁裂缝的非线性发展过程的数值模拟进行了研究,建立了基于能量守恒的三维开裂准则,并部分完成了软件的开发(将原有的二维非线性有限元程序扩展为适用于三维开裂情况)。本文在了解了国内外研究情况的基础上,对一个好的数值模拟过程应具有的四大关键因素(能反映软化阶段的本构关系模型、合适的断裂准则、高效的网格重分算法和准确的网格映射技术、以及高效的非线性数值解法)作了较为详细的总结和阐述。其中裂缝的开裂条件判断是数值模拟的核心问题,能量法则在数值模拟中由于其较快的收敛速度、准确性和对网格划分的要求相对较低,而被较多的学者们所接受。但目前在能量准则方面的研究均基于二维情况下,本文在此基础上提出了的基于Griffith能量的三维开裂判断准则及相应的三维虚拟裂缝开展模型。并将结果以便于研制有限元软件的形式给出。在具体的三维非线性有限元程序的实现过程中,本文先对有限元基本单元的参数进行了相关分析,并对特殊单元采用退化技术,同时介绍了裂缝发展过程的处理,整个基于三维的软件开发是一个相对庞杂的过程,本文部分地完成了程序的编制,并用程序运行的三维动态显示结果来表现整个数值模拟思路。本文以期为在混凝土梁裂缝的三维非线性数值模拟领域中的研究做一定的初步积累,并作为国家自然科学基金项目《基于粘性离散裂隙模型的高拱坝开裂全过程模拟及安全评估》的部分研究内容。