混凝土材料是一种非均质复合材料，在细观尺度上可以看作由粗骨料、砂浆基体和二者之间的界面过渡区组成，细观结构的材料性能及结构特征决定了混凝土宏观上的表现。确定混凝土细观结构与宏观行为之间的关系对于新型混凝土材料的研发及混凝土结构的设计具有重要意义。　　本文首先研究了混凝土多相细观模型建立过程中的几个重要问题，包括骨料的随机投放、模型优化及前后处理的集成化分析等;建立了可以反映界面过渡区特性的混凝土多相细观模型，在此模型基础上采用弹塑性损伤理论分析了混凝土细观结构变化对于宏观性能的影响，模拟了混凝土三点弯曲梁失效破坏过程。本文的主要工作及成果有:　　推导了椭圆方程在平面坐标下、椭球方程在空问坐标下的仿射变换矩阵。利用该矩阵可以求得任意椭圆或椭球的二次型方程，通过比较二次型矩阵之问广义特征值，可以确定椭圆或椭球的位置关系。建立了椭圆与直线、椭球与平面的相交性判定方法，该方法利用二次型形式表示椭圆与直线、椭球与平面的联立方程，通过判断二次型矩阵的行列式，可以精确地判断椭圆或椭球与边界的位置关系。　　编制了圆形、椭圆、圆球和椭球形骨料的随机投放程序。基于该程序建立的椭圆形随机骨料模型可避免传统模型无法实现椭圆骨料之间精确相离判断的缺陷，经过算法优化，大幅提高了程序的执行效率，骨料的最高投放面积可达模型总面积的70％。　　建立了一种新的混凝土多相细观模型，该模型区别于传统模型之处在于将混凝土界面过渡区的厚度、强度与粗骨料粒径之间建立关系，弥补了传统混凝土多相细观模型不能反映过渡区这一特征的缺陷。基于Python语言和商用有限元软件，编写了一套高度集成化的混凝土多相细观模型分析程序。该程序包含了以下功能:骨料随机投放、骨料分布调整、有限元网格优化、调用求解器计算、结果后处理及数据分析等。利用该程序可以极大地降低有限元分析中耗时最长的前处理时问，为大批量的数值模拟奠定了基础。　　基于本文建立的混凝土多相细观模型，研究了砂浆强度、粗骨料体积分数及骨料级配变化对于混凝土等效弹性模量、抗拉强度和峰值应变的影响。定性地分析了混凝土细观结构变化与宏观性能之间的关系。基于弹塑性损伤理论，对混凝土三点弯曲梁的失效破坏进行模拟，分析了裂纹从萌生、发育到扩展的全过程。　　以上混凝土多相细观模型的建立及数值模拟技术，为揭示混凝土失效破坏的深层机理奠定了基础。