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混凝土是一种由骨料和水泥砂浆组成的非均质复合材料,其中的骨料随机分布对材料性能影响较大.三维Voronoi图形中胞元形状与混凝土骨料具有良好的相似性.在设定的随机度下,经过胞元的比例缩放可得到形状、尺寸及其骨料分布与实际混凝土相似的骨料模型.在有限元网格划分中,由于骨料中出现一些特别小的夹角和棱边长度,使得网格划分困难,进而影响计算的收敛性.通过对模型中的每个夹角大小和棱边长度的计算,找出不满足分析要求的夹角和棱边,运用微切削的方法对相应的骨料进行几何优化,得到了较好的有限元网格划分质量.采用该模型对混凝土在单轴受拉和受压状态下的力学行为进行模拟,其计算结果与试验值吻合较好,证明了模型的适宜性和可靠性.