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在工程实际中,颗粒物质的力学性质研究具有非常重要的意义。颗粒间力的传播路径(即力链),决定着颗粒物质宏观及微观的力学性质。由于颗粒物质具有离散性和能量耗散性,颗粒的运动具有不确定性和无序性,颗粒间的接触力及力链的分布情况决定了颗粒物质的力学性质。为了得到真实钢珠颗粒间的接触力大小和力链的分布,本文使用数字图像相关方法(Digital Image Correlation,DIC)对二维钢珠颗粒受集中压力的试验进行了处理,通过(Granular Element Method,GEM)方法中的牛顿力学理论和颗粒线性动量平衡求得接触力。本文主要进行了以下工作并得到了相关成果:(1)查阅了国内外对颗粒物质性质研究的相关文献,了解了国内外力链发展的现状。研究了DIC方法的基本原理及其在颗粒物质性质方面的优势。对GEM方法及其在颗粒受力中的应用进行了相关的调研。(2)设计了单层钢珠颗粒受集中压力的试验,采用CCD相机连续采集的方法获取钢珠受力运动过程中的初始图像。后处理采用数字图像相关方法得到全场应变,并根据胡克定律求得全场应力。采用Matlab编程处理初始图像得到颗粒排列结构及每个颗粒上的平均应力。(3)分析了GEM方法中根据牛顿力学理论和颗粒线性动量平衡求颗粒间接触力的原理,对已求得的平均应力和颗粒排列结构进行计算,最终求得颗粒间接触力的大小和方向,得到了颗粒中的力链分布。(4)通过对颗粒间强力链长度分布规律的统计分析,得到了颗粒间强力链长度分布的概率密度函数;通过Matlab绘制颗粒间接触力箭头分布图,得到了刚性压条压入颗粒体系时强弱力链的出现、发展、演变以及力链网络的形成过程;通过跟踪观察单个颗粒上接触力变化,得到在原有强力链发生断裂、新的强力链形成的过程中,颗粒间接触力会产生减小然后增大的过程。在其他强力链形成力链网络时颗粒间接触力变化也存在以上规律。