混凝土是一种被广泛应用于土木工程中的材料,其抗拉强度远小于抗压强度,较小的拉应力作用就会产生裂缝,裂缝的发展导致混凝土构件耐久性和安全性严重降低,深入研究混凝土的开裂特性对混凝土结构的设计和安全评估都具有重要意义。本文借助ABAQUS软件,基于扩展有限元法对素混凝土和钢筋混凝土三点弯曲梁的裂缝扩展进行数值分析,主要研究内容有:首先系统地介绍扩展有限元法的基本思想,阐述混凝土黏聚裂缝模型的基本思想并总结三类常用的混凝土软化本构关系,概述ABAQUS软件中XFEM模块的基本原理,并利用此模块计算三个经典裂缝问题。将文献中试验测得的具有尺寸效应的混凝土断裂能Gf作为基础数据,利用局部断裂能的双线性模型计算混凝土真实断裂能GF,并以GF作为混凝土的参数,建立素混凝土三点弯曲梁模型,数值分析不同缝高比、不同梁宽以及不同缝宽比的混凝土梁的断裂过程。建立两种不同强度混凝土的三点弯曲梁模型,模拟分析高强混凝土加固素混凝土的三点弯曲梁和C35和C70两种等级混凝土分层浇筑的三点弯曲梁的裂缝扩展过程。最后分析双裂缝素混凝土三点弯曲梁的裂缝扩展过程。建立钢筋混凝土三点弯曲梁模型,采用欧洲规范CEB-FIP1990中的粘结滑移本构模型,并通过双节点弹簧单元Spring2模拟钢筋与混凝土之间的粘结滑移关系,通过Python编写一组代码完成弹簧单元添加。模拟分析不同梁宽、不同配筋率以及不同钢筋强度等级的钢筋混凝土梁裂缝扩展过程,得到试件的相关断裂参数,以及临界时刻的钢筋应力分布。最后通过折减钢筋力学性能和粘结滑移特性,模拟分析钢筋不同锈蚀程度下钢筋混凝土梁的开裂过程。考虑钢筋混凝土梁粘贴钢板加固之后二次受力的影响,分两阶段计算裂缝宽度,在第一阶段采用《混凝土结构设计规范》中的计算方法,在第二阶段基于粘结滑移理论,推导混凝土梁加固后的裂缝最大宽度。