混凝土是应用范围最广泛的建筑材料之一,对混凝土材料属性的研究一直都是土木工程领域的重点课题。传统研究多集中于宏观尺度,一般将混凝土视为均质材料进行研究,难以对混凝土的力学行为和破坏形式所表现出来的随机性做出科学合理的诠释。为了更好地研究混凝土力学演化规律,发挥材料的效能,本文在细观层面上对混凝土的力学性能进行研究,将混凝土视为由骨料、水泥石及两者间界面过渡区域三种成分组成的混合物,分析中充分考虑了混凝土材料的非均质性和物理随机性,通过研究混凝土的基本力学行为,初步探究其受力的内在机理。本文基于混凝土细观组分的分形特征,构建具有相同分形维数的细观数值模型,模拟混凝土在轴拉荷载作用下的力学行为,研究细观组分分形维数对其力学行为的影响规律,主要完成了以下的研究内容:(1)设计了一套基于分形理论的数值建模方法。首先在分形理论基础上采用Fortran语言建立了混凝土骨料生成模型,保证了骨料的随机性;进而借助Ansys有限元程序建立混凝土的数值细观模型,用分形维数以及粗骨料含量对混凝土的几何性质做一量化表征;(2)以所在团队前期完成的混凝土组分材料力学实验结果为依据,给数值模型中相应的组分单元定义材料属性;根据不同组分的破坏模式,提出了数值模型求解方法;(3)以数值模拟结果为主要研究对象,分析了分形维数对轴拉作用下混凝土力学行为的影响。明确了分形维数对混凝土轴拉弹性模量、抗拉强度、峰值应变值的影响规律;结合分形维数对混凝土轴压力学行为的影响规律,初步揭示了分形维数影响混凝土宏观力学特性的内在机理。