混凝土材料是土建工程中广泛使用的一种建筑材料,其力学性能的研究对充分发挥材料的强度具有十分重要的意义,为了实现混凝土试件强度与尺寸效应的仿真计算分析,在细观尺度下,把混凝土看作由砂浆、粘结带和骨料组成的三相复合材料,细观尺度下的各相物理力学参数都以试验数据为依据,用随机骨料模型代表混凝土细观结构,利用有限元法和混凝土细观力学的本构关系,借助计算机强大的运算能力,对混凝土复杂的力学行为进行数值模拟。本文研究工作的主要内容有以下几个方面:　　 (1)借助于二维骨料级配公式——Walaraven公式,计算随机骨料的颗粒数,运用蒙特卡罗的方法随机生成骨料圆心的位置,然后利用网格剖分程序进行有限元网格剖分以及将材料力学性能的分配给相应的单元,最后生成数值模拟所需要的试件,采用改编的有限元计算程序对混凝土力学性能进行数值计算。　　 (2)改编前处理、有限元计算和后处理FORTRAN程序。　　 (3)对不同尺寸的混凝土试件进行单轴抗拉和单轴抗压数值模拟,将数值模拟的结果和试验结果进行对比,绘制各个试件的应力应变曲线。　　 (4)探讨混凝土试件的尺寸效应及随机骨料的位置、加载步长和有限元网格尺寸对试件强度的影响,研究损伤的分布规律和裂纹的扩展过程,数值模拟所得到的结果与试验结果相吻合。　　 (5)采用双折线模型、马扎斯损伤模型和Lemaitre提出的损伤模型三种损伤模型来计算混凝土的强度,通过计算表明采用前两个损伤模型来研究混凝土的力学性能是可行的。　　 (6)用势能原理新型有限元计算对三种不同级配不同尺寸的混凝土试件进行计算分析,将计算结果与普通有限元的计算结果进行对比,两者结果基本吻合。