本文研究的对象为一类水化介质,该介质与水结合时伴随着明显的化学反应、细观结构发生变化并生成新物质。本文建立了水化介质的细观力学模型,利用均匀化理论研究了水化介质水化过程中的细观结构和宏观性能演化。(1)应用复合材料的均匀化理论建立了复合材料的有效性能与组分性能、细观结构的关系。把复合材料等效为在空间上周期分布的代表体元,建立了代表体元的周期性边界条件。用两种均匀化方法即直接平均法和二尺度展开法计算了复合材料的有效性能。(2)以水泥基材料为例,研究了水泥水化过程中的细观结构和材料性能演化。基于水泥水化过程的实验测量数据,建立了一个研究水泥水化过程的细观结构演化的力学模型。计算了水泥浆体各瞬时的有效性能,包括杨氏模量和泊松比。研究表明,本文的数值结果符合实验数据。本文的模型和方法也适合于模拟其他介质的水化过程。(3)研究了含有孔内压力作用的复合材料的有效性能。建立了两种细观力学模型(椭圆形孔洞模型和圆形孔洞模型)。计算了不同孔内压力作用下材料的有效弹性系数,讨论了孔内压力大小、孔洞形状对于有效性能的影响。得到了两种模型的有效弹性系数随孔洞率的变化曲线。研究表明,本文提出的细观力学模型能够有效地模拟水化介质水化过程中的细观结构与有效性能的演化,能够模拟孔内压力作用对于材料有效性能的影响。通过计算结果与实验数据的比较,证明了本文模型和计算方法的正确性和有效性。本文的模型和方法也可以推广到其他水化介质的细观结构与宏观性能的演化分析。