混凝土是一种广泛使用的建筑材料,其力学性能与建筑结构的安全性密切相关,混凝土材料的特性及损伤破坏行为是学术界及工程界持续关注的热点问题,近年来陶粒混凝土作为新型绿色材料逐渐得到广泛应用,其应用可节约宝贵的自然资源,形成资源的循环利用,达到节能减排和低碳环保的目的。因此,混凝土及陶粒混凝土力学性能的分析成为一个十分重要的课题,大量模型和方法被用于此类问题的研究。本文以混凝土和陶粒混凝土为研究对象,开展了混凝土及陶粒混凝土力学性能及损伤破坏行为的试验研究。根据陶粒的物理性质设计了陶粒混凝土的配合比,测定了两类材料的基本力学性能参数,通过应变采集系统测量了试件表面不同位置应变的值,得到了微裂纹萌生过程中试件表面应变的变化过程,对三点弯曲梁试件的开裂行为进行了定性分析,通过位移加载方式,测试了试件变形与破坏的全过程,得到了完整的载荷-位移曲线。采用Fuller骨料颗粒级配曲线,确定骨料的体积分数及个数。基于MATLAB软件,实现二维圆形骨料及三维球形随机投放,建立了骨料随机分布的陶粒混凝土试件几何模型,由此在ABAQUS软件中建立含有骨料、水泥砂浆、二者间的粘结界面层和气泡组成的陶粒混凝土三点弯曲梁有限元模型。利用CDP模型作为混凝土及陶粒混凝土细观组分的损伤本构模型,采用均质界面过渡区(ITZ)细观模型讨论了混凝土ITZ及陶粒混凝土粘结界面层的参数变化对其力学性能及损伤破坏行为的影响。通过数值模拟得到了混凝土及陶粒混凝土材料内部的损伤演化过程,分析了细观结构及各细观组分对裂纹萌生与扩展的影响。模拟结果表明,作为缺陷相的混凝土ITZ的性能变化将显著影响混凝土材料的整体力学性能和损伤破坏过程,而陶粒混凝土粘结界面层的性能改变对其整体力学性能及开裂行为的影响相较于普通混凝土显著降低。考虑陶粒混凝土粘结界面层的性质随着与骨料间的距离变化而随之变化,建立了ITZ非均质的混凝土及陶粒混凝土细观模型,使ITZ性能梯度变化。与均质ITZ模型的模拟结果相比,非均质ITZ模型更容易模拟出多条裂纹,ITZ的非均质化处理对裂纹的形态分析有一定影响。模拟结果表明,考虑ITZ非均质性的更为精细的模型可进一步提高模拟结果的准确性。根据陶粒混凝土损伤破坏的特征,建立的陶粒混凝土三点弯曲梁有限元模型,分析了载荷作用下该试件的损伤破坏过程,且将破坏时试件中的裂纹形态与试验进行对比,验证了模型的合理性。表明本文所建立的有限元模型能够有效地分析细观结构及组分对混凝土及陶粒混凝土内部损伤演化过程,ITZ的非均质性使得模型的分析更加精细,可以高效地实现模型细观参数的变化对其整体力学性能影响的分析。