不同性质的颗粒在运动过程中会同时显示出混合和偏析的特性,这种不可预测的行为使颗粒混合-偏析现象的研究成为一项重要工作。近年来,球磨机轴向偏析现象已经吸引了众多研究者的兴趣,但是大多数的研究只是定性分析了影响因素和特征图案,并没有实质性的将定量分析引入其中。本文主要结合颗粒混合过程中的轴向偏析现象,对传统混合-偏析评估指标加以改进,使其适用于轴向偏析程度的定量研究,并应用于球磨机轴向偏析和破碎效率关系的研究中。本文首先设计了三组实验标定接触模型参数,并构建了球磨机回转滚筒离散元模型加以验证和校准;其次提出了一种基于轴向中心近邻指数的评估指标,与传统方法的对比,表明该方法在评估轴向偏析程度时效果更好;接着提出了基于堆叠图像的表层偏析程度量化方法,并将该方法应用于回转滚筒表层与整体混合-偏析关系的研究中;然后,以颗粒密度比、粒径比、滚筒长径比为可变参数进行了多组模拟实验,研究轴向偏析行为的影响因素;最后,基于粘结键断裂程度和相对区域总能量评估指标,得到了轴向偏析特征、相对区域总能量和整体破碎效率三者之间的关系。通过对球磨机轴向偏析行为的研究,表明轴向偏析现象会使球磨机的实际破碎效率有所下降,这为优化球磨机性能提供新的方向。