混凝土材料的来源广泛、物理性能良好、且易于成型和经济实用,使其在民用建筑和公共建筑中得到了广泛的应用,同时在工业和国防等大型建设项目方面发挥了重要作用。混凝土的损伤演化和破坏机理也一直是材料学,土木工程和力学领域所着重研究的问题,其中的关键之处是如何在载荷作用下捕捉混凝土材料内部裂纹的位置并判断其裂纹的演化过程。声发射检测技术可以在混凝土受载荷作用下实时的检测其内部损伤过程,捕捉内部裂纹源。同时随着越来越多的研究致力于混凝土细观层次,通过数值模拟有助于分析和混凝土的损伤机理。本课题采用先进的多通道声发射检测系统研究了混凝土试件在压缩和三点弯加载下的损伤特性,声发射计数率、幅值特征参数的变化揭示了混凝土压缩过程中的微孔洞的压实、内部微裂纹萌生和扩展、表面裂纹形成和贯通破坏。结合时差定位算法对试件内部损伤过程中的声发射源进行定位,结果反映了混凝土内部损伤的动态变化。将混凝土看成由骨料、水泥砂浆和界面过渡区所组成的复合材料,基于级配理论,获得试件中不同粒径骨料数,应用蒙特卡罗方法对骨料随机投放,建立混凝土的细观计算模型。采用混凝土塑性损伤模型来描述混凝土内部微损伤演化引起强度和刚度的弱化,结合试验结果,给出了模型中损伤参数的变化。利用成熟的有限元程序,采用混凝土细观计算模型,模拟了混凝土试件在压缩和三点弯加载下的损伤破坏过程,结果表明压缩载荷下混凝土破坏主要呈现锥形破坏和斜向破坏两种模式;采用扩展有限元法对混凝土在三点弯加载下的破坏进行计算,结果显示裂纹扩展主要在界面过渡区和水泥砂浆内进行传播。