纤维混凝土具有高延性和高韧性优点，在土木工程等领域中得到广泛的应用，但目前研究仍以宏观试验和定性分析为主，缺乏成熟的细观力学模型，对其细观力学性能与宏观力学行为之间关联性的研究仍较少见。本文从细观角度出发，采用细观损伤力学理论和数值模拟技术，建立纤维混凝土细观力学模型，探究纤维混凝土损伤与断裂过程中裂纹扩展规律以及损伤与断裂机制问题。本文首先在细观层次上把纤维混凝土看作是由粗集料、硬化纤维砂浆基体和两者之间界面过渡区所组成的三相非均匀复合材料，基于Monte-Carlo随机抽样方法，分析了混凝土内部不同骨料的形状几何信息，提出了混凝土骨料随机投放算法，建立了基于不同骨料含量和不同骨料形状的纤维混凝土细观结构数值模型。基于分水岭分割等图像处理技术对纤维混凝土随机截面进行了数字图像处理和分析，通过矢量转换技术建立了基于纤维混凝土真实骨料分布的细观结构模型。利用粗集料的圆度、针状系数和Blaschke系数等参数定量分析了混凝土内部粗集料的形状特征，并利用粗集料主轴倾角和级配这两个指标定量分析了混凝土内部粗集料的空间分布特征。从混凝土材料的细观结构入手，通过室内力学性能试验和细观损伤理论研究，建立了适合描述三相细观介质力学特征的本构关系。利用有限元技术对纤维混凝土单轴受压和弯拉试验进行了数值模拟，模拟结果能够较好地反应出纤维混凝土在不同受力状态下的应力应变特点以及损伤与断裂过程。采用细观数值模拟试验分析了粗集料形状和粗集料含量对纤维混凝土力学性能的影响。分析结果表明，粗集料形状对纤维混凝土弯拉强度的影响大于抗压强度；粗集料含量的增加显著地提高纤维混凝土的抗压和抗弯拉强度，且粗集料含量增加一定程度上增大了纤维混凝土脆性破坏概率。