贯入仪虽然已经在岩土工程、地质工程等领域得到广泛应用,但对贯入仪影响因素和机理方面缺乏系统研究。目前,贯入问题在实际的应用过程中受到粒径分布的改变、颗粒堆积密实度、不同角度的贯入仪等因素影响,使得在贯入过程中会引起颗粒之间发生不同的变化。为加深对贯入仪在颗粒材料中特性的认识,分析贯入仪随着角度和颗粒尺寸改变,其位移、应力、热量和能量的变化规律。本论文使用离散元MatDEM软件对不同角度贯入仪贯入不同颗粒尺寸玻璃珠的过程进行了数值模拟。首先,基于离散元相关理论,介绍了三维紧密堆积模型的力学性质,包括四面体单元的变形、杨氏模量、抗拉强度、泊松比、抗压强度及离散元数值模拟方法。其次,编写代码建立30°、45°、60°和180°不同角度贯入仪,圆柱形样品容器。接着,生成5mm、10mm、和20mm块体样品且切割成圆柱体样品,并放入圆柱形样品容器中。然后,进行材料训练、平衡模型和荷载设置,中间包括自动测试、迭代计算、标准平衡、强胶结平衡、模型参数的初始化等。最后,将所有结构体导入模拟箱进行离散元数值模拟研究。结合不同颗粒尺寸样品分析贯入仪贯入时,颗粒之间相互作用以及重力势能、弹性势能、动能和总能量的变化规律。数值研究结果显示:随着贯入深度的增加,距离贯入仪近的玻璃珠颗粒的位移、应力和热量比距离贯入仪较远玻璃珠颗粒的位移、应力和热量大。另外,30°、45°和60°贯入仪颗粒的位移主要在其两侧,呈现出三角形状,锥尖底部颗粒位移很小,而应力主要为竖直水平排挤,端部以上端侧玻璃珠的作用力较小,作用力集中于锥尖,且存在明显的力链。而180°贯入仪端部有位移存在,呈现水平方向,紧贴在贯入仪的两侧,并且端部位移垂直于贯入仪。应力主要表现为竖向的挤压,弹性势能、动能和总能量先增大后减小,曲线持续振动逐步趋于平稳,最终呈现水平。最后,根据离散元数值模拟结果,得出颗粒尺寸越小,显示结果更精细。本文通过建立数值模型,研究贯入仪在颗粒中这一复杂的运动过程,揭示了不同角度贯入仪在颗粒中的变化规律,同时,为后期试验研究提供了合理的指导。