机制山砂相较于河沙具有棱角多、比表面积大、石粉含量和含泥量高等特点,这些特性制约着山砂混凝土的力学性能。通过试验,完成了机制砂中石粉含量为3%、5%、7%、10%、15%的高强混凝土基本力学性能研究的基础上,使用混凝土数值模拟的方法研究这五种石粉掺量下的混凝土基本力学性能,并且与试验结果进行对比分析,同时从细观的角度探讨混凝土的损伤破坏模式,揭示混凝土破坏失效的机理,最终建立混凝土细观结构与宏观性能的对应关系。在完成了纤维含量、纤维长径比和纤维类型对机制砂中石粉含量为10%和15%的高强混凝土基本力学性能影响的试验研究的基础上,建立了相对应的纤维混凝土数值模型,使用数值模拟的方法,研究纤维含量、纤维长径比和纤维类型对机制砂中石粉含量为10%和15%的混凝土基本力学性能影响,与试验结果对比分析,同时从细观的角度揭示纤维混凝土的损伤破坏机理。首先,根据已经完成的混凝土试验获取的配合比,进行相同配合比的砂浆试验,测得机制砂中石粉含量分别为3%、5%、7%、10%、15%的水泥砂浆的基本力学参数。第二,根据不同石粉掺量的水泥砂浆基本力学参数,使用DIGIMAT-MF建立不同石粉含量的混凝土细观损伤力学模型,将DIGIMAT-MF中计算的混凝土材料参数作为子程序导入ABAQUS软件中,在ABAQUS中建立和试验条件一样的有限元数值试验模型,进行基本力学性能的有限元计算,从而实现细观和宏观的多尺度耦合分析模拟,将计算结果与试验结果进行对比分析,二者之间误差较小,在可接受范围之内,混凝土试件的数值模拟破坏形式与试验相同。将应力-应变曲线数值模拟结果进行拟合并与过镇海模型和李慧模型对比,上升段基本吻合,下降段更陡,表现出更明显的脆性。第三,根据不同石粉掺量的水泥砂浆基本力学参数,使用DIGIMAT-FE建立素混凝土2-D随机骨料有限元模型,将模型导入到ABAQUS中,定义各相材料的参数,进行基本力学性能的有限元计算并与试验结果进行对比分析,误差较小,数值模拟的应力-应变曲线上升段和过镇海模型以及李慧模型基本吻合,下降段更陡;通过参数的改变,研究骨料的形状、骨料随机分布、骨料体积分数、界面力学性能以及基体孔隙对混凝土基本力学性能和破坏模式的影响,在一定意义上得到混凝土宏观力学行为和细观结构的联系。对混凝土进行3-D建模并展开分析,发现3-D模型因平面外的约束效果使得抗压强度高于2-D模型,2-D模型能够反映混凝土的力学性能和破坏机理。最后,在石粉含量为10%和15%的混凝土中加入钢纤维和玄武岩纤维,通过数值模拟研究纤维掺量、纤维类型和纤维长径比对混凝土基本力学性能的影响,同时与试验结果进行对比分析,二者误差较小,混凝土试件的数值模拟破坏形式与试验相同。建立实体纤维混凝土细观模型,与桁架纤维混凝土细观模型数值模拟结果进行对比分析,验证桁架纤维模型的可行性,发现桁架纤维模型可以代替实体纤维模型进行纤维混凝土的数值模拟。