在颗粒堆积的研究中,颗粒粒径对堆积体系的结构和性质有着重要的影响。当颗粒粒径小于约100 μm时,颗粒间的黏附力将成为颗粒之间的主要作用力,与大粒径无黏附力的“粗”颗粒相比,这类粉末颗粒具有独特的堆积行为,其堆积结构通常具有极高的孔隙度,这一现象的存在限制了工业上许多领域（对选区激光熔化技术的最终产品质量的影响尤为突出）的发展。因此,如何有效提升粉体（尤其是细粉）的松装密度,改善粉末颗粒堆积体的结构和性能一直是人们关注的焦点。针对现有粉体堆积致密化研究中存在的问题,本课题提出采用物理实验和离散元数值仿真相结合的方式,以选区激光熔化工艺中常用粒径在20～130 μm范围内的铝粉（Al）和钛合金粉（Ti6A14V）为研究对象,对其在振动条件下的堆积致密化过程展开系统的物理实验及数值仿真研究。在物理实验层面,探索振动工艺参数（振动时间、振幅、频率及振动强度）对每种粉末颗粒堆积致密化过程的影响规律;同时,基于根据实验相关参数,建立数值仿真模型,并对模拟获得的粉末颗粒堆积体系的宏观性能如堆积密度及各微观性能如配位数、接触类型、力的分布、径向分布函数等进行了表征;在此基础上,基于Voronoi/Radical Tessellation方法,对粉末颗粒在振动堆积致密化过程中内部孔隙的变化进行了定量表征与分析,建立外部机械振动与颗粒堆积结构之间的本征关系。本课题所取得的创新性结果如下。（1）物理实验中,对于粒径在20～130μm范围内的铝粉（Al）和钛合金粉（Ti6A14V）来说,粉末颗粒的粒径越大,其初始随机堆积密度或者振动后致密的随机密排堆积密度也越大,并且振动可以实现粉末颗粒堆积结构从随机松排（RLP）向随机密排（RCP）的转变。振动参数与粉体堆积密度之间呈近似二次函数关系。例如,对于Al-20体系,其初始RLP的堆积密度为0.462,在最佳振动条件下获得的RCP最密堆积密度为0.551,密度提高约10%。（2）数值仿真中,当粉末颗粒体系的堆积密度上升并接近0.6时,粉体内出现了“粗”颗粒体系中所表现出的典型颗粒堆积结构;含有黏附力的法向接触力在粉末堆积结构中起关键作用,它随着颗粒平均粒径的增大而减小,但是在振动过程中,对于一个特定的堆积体系,含有黏附力的法向接触力反而随着粉末颗粒的堆积密度的增加而增大。（3）基于离散元方法的JKR模型可以有效模拟含有黏附力的粉末颗粒,其堆积密度同物理实验有着极高的一致性,进一步证明该数值模拟方法的有效性及模拟结果的可靠性。