混凝土是典型的准脆性材料,在结构的使用中往往会出现裂缝。这些裂缝通常会降低混凝土的力学性能,甚至可能导致整个结构失去承载能力。因此,能够客观准确地描述裂缝的产生与扩展对混凝土材料力学性能退化的影响规律是十分必要的。混凝土的损伤与破坏数值模拟方法可以与理论模型、物理实验相互补充,为混凝土结构精细化分析和设计提供理论依据。而且数值模拟方法本身具有可重复性高、成本低、便于研究等特点,在理论研究和工程应用方面都扮演着越来越重要的角色。在众多的数值模拟方法里,混凝土相场损伤模型与扩展有限元方法是其中两种具有代表性的方法。扩展有限元方法通过在节点上富集新的自由度,无需进行网格重构便可反映裂缝带来的不连续性质,受到了许多学者的青睐。混凝土相场损伤模型通过引入整体连续的相场变量来描述材料的特性,用弥散的损伤局部带代替尖锐的裂缝,无需进行繁琐的裂缝路径跟踪工作。此模型相比于标准的相场模型更加适用于解决准脆性断裂问题,具有非常好的应用前景。为了探讨混凝土相场损伤模型与扩展有限元方法对模拟混凝土非线性损伤破坏全过程的异同与优劣之处,本文将采用这两种方法对准静态下的混凝土张开型或混合型破坏的标准验证性实验进行数值模拟。在数值模拟中,采用了不同的网格尺寸、相场长度参数等数值参数,探究这些因素对裂缝扩展路径、荷载位移曲线等计算结果的影响。其中两种方法都实现了用于解决荷载位移曲线回跳问题的局部弧长法。数值模拟结果表明扩展有限元方法与混凝土相场损伤模型都不具有网格敏感性与应力锁死现象。一方面,扩展有限元方法具有较高的粗网格精度,但由于需要结合一定的裂缝扩展准则来使用,不能保证适用于所有问题。而且在不引入一些特殊准则的情况下,此方法无法自发地计算出裂缝的分岔。另一方面,混凝土相场损伤模型通过与能量最小原理等效的损伤演化法则唯一地确定裂缝扩展情况,无需引入额外的裂缝扩展准则与裂缝路径跟踪算法,具有良好的计算精度与数值健壮性。其计算结果不受相场长度参数影响的同时能够自发地计算出裂缝的分岔现象。这对于模拟裂缝随机扩展的结构来说具有很强的适用性。