随着社会的不断发展,人们对混凝土结构设计提出越来越高的要求,需要精准预测结构在地震期间的性能水准,而这种预测主要依赖于数值分析手段。此外,结构的优化设计、加固,可靠度分析和安全性评价等工作也依赖于其本构模型和数值分析方法的选取。为保证混凝土结构安全、经济、适用,分析并掌握混凝土结构在复杂加载条件下的损伤开裂机理至关重要。现有的数值方法和理论模型仍存在不足,精确预测混凝土结构非线性行为依然存在较大困难。作为一种新兴无网格非局部理论,近场动力学(Peridynamics,PD)规避了传统方法中基于连续性假设的空间微分方程的求解,同时吸取了分子动力学的优点,在分析物体中裂纹、缺陷等问题具有独特优势。为此,本文主要基于键基(bond-based)近场动力学理论和非常规态基(nonordinary state-based)近场动力学理论,编制相应数值分析程序,研究其在混凝土损伤断裂行为中的数值模拟问题,论文主要内容和创新成果如下:(1)通过引入包含待定形状参数p的影响函数,并联系PD弹性势能密度和传统连续介质力学理论中应变能密度推导出PD基本参数,以一维杆为例通过离散化以及欧拉变换分别推导出键基PD理论和非常规态基PD理论的频散方程。通过对频散方程中变换参数计算,对模型中粒子间距、近场域大小、近场域内节点数、时间步长等参数对数值频散特性的影响进行评估。(2)为考虑混凝土达到临界拉应力后软化效应,基于等效能量释放率改进了现有的键基PD线性本构模型,并编制相应数值分析程序,对混凝土悬臂梁的受弯变形进行数值模拟,通过和解析解以及有限元结果进行对比,验证方法计算可靠性,通过计算结果分析选取不同近场域大小对预测混凝土悬臂梁变形的影响。采用所提出的方法研究二维锚栓拉拔问题,并通过与实验结果、传统的有限元以及无网格伽辽金方法对比,证明了本文所提方法在分析模拟混凝土锚栓拉拔问题的适用性。(3)基于非常规PD理论和已有的混凝土Druker-Prager弹塑性本构模型,提出适用于模拟混凝土结构分析的算法流程,并编制了可以准确分析三维准静态问题的PD程序,通过分析三维悬臂梁算例探讨模型粒子间距对计算结果的影响,结果表明可以采用减小间距的方法来提高计算精度,但是粒子间距小于某一值(本文算例中为0.02mm)会导致增加计算时间,降低计算效率。(4)通过采用已编制的非常规PD程序模拟已有的锚栓拉拔试验,验证了本文提出的方法可以准确地预测拔极限荷载且与当前规范设计公式计算值吻合较好,也可以准确模拟三维混凝土-锚栓系统中渐进损伤破坏过程和最终的破坏模式,与观测到的试验现象非常符合。结果表明相比传统有限元方法,该方法可以有效区分出混凝土锥形破坏模式和锥劈混合破坏模式,对于分析混凝土-锚栓破坏失效机理具有具有更强的适用性。(5)基于matlab编制了细观异质混凝土模型生成程序,并应用所提出的非常规PD混凝土模型模拟二维混凝土试件受拉破坏过程,发现粒子间距对应力位移曲线和裂纹路径和图样都有一定的影响。结果表明在本文考虑的拉伸加载条件下,粒子间距选取大于或等于0.5mm时可以较为准确预测裂纹路径,而当粒子间距选取小于或等于0.33mm时则可得到足够精细的裂纹图样;此外,本文所提出的方法可以有效反映出骨料体积分数和孔隙率对混凝土试件抗拉承载能力的影响,得到的裂纹图样中出现的多条裂纹萌生扩展、连接以及分叉现象,与观测到的试验现象非常符合。