混凝土是一种典型的硬化性材料,在混凝土硬化过程中,水泥浆体的收缩变形会在混凝土内部产生自生应力和微裂缝。目前关于硬化过程中混凝土细观微裂缝萌生、分布及演化规律的研究较为缺乏。细观数值领域的研究者一般只研究硬化后混凝土的力学行为,初始缺陷以某种随机分布的形式给定,但分布的形式和大小缺乏理论依据。本论文围绕混凝土硬化期间自生应力和自生微裂缝的数值模拟开展研究,全文整体上可以分为数值几何模型的构建、细观硬化模型的建立、混凝土硬化过程模拟以及应用研究四部分。本论文的主要研究工作和创新成果有:(1)基于二维、三维非连续变形分析(DDA),提出了混凝土细观数值试件构型方法,开发了混凝土骨料投放软件,实现了全级配、大含量骨料投放,研究结果显示基于DDA的投放方法可以将骨料的三维投放含量从过去的60%极限值提高到75%左右,满足实际混凝土骨料含量要求。(2)提出了能够反映混凝土硬化效应的混凝土细观损伤计算模型,模型中考虑了硬化过程中温度、弹模、徐变、自生体积变形随混凝土龄期的变化,并进行了程序的开发与验证,为混凝土硬化期微裂缝生成的细观数值模拟提供了一种解决方案。(3)基于提出的混凝土细观硬化的数值模拟方法,进行了混凝土硬化过程的细观尺度数值模拟研究,揭示了混凝土硬化期间自生应力分布规律与自生微裂缝的产生机理。采用数值加载实验方法,评估了自生微裂缝对混凝土基本力学性能的影响。研究结果:混凝土内砂浆界面相自生应力呈正态分布,自生微裂缝的数量与长度呈指数型关系,微裂缝的主要部分是界面裂缝,占80%左右。自生微裂缝对混凝土性能有显著的劣化影响。砂浆的徐变、自生体积变形以及界面过渡区的粘结强度对微裂缝的产生有显著影响。(4)应用混凝土细观硬化的数值模拟方法,研究了水管冷却冷击致裂和大坝安全监测无应力计测量可靠性两工程问题。研究结果:对于水管冷却问题,均质模型与非均质模型的冷却损伤区深度有明显不同,当冷却水管温差>10℃时,冷击损伤对混凝土的抗裂能力有显著影响;对于无应力计测量可靠性问题,研究结果显示无应力埋设时大骨料剔除方式对无应力计的测量结果有显著影响。