颗粒物质体系作为一种典型的软物质系统,其物理力学性质十分复杂而有趣,关于颗粒物质体系的研究一直引人入胜。本文主要是针对颗粒物质体系的动力学性能进行一定的研究,希望对理解颗粒物质体系在动态作用下的力学行为提供一定的帮助。本文的主要研究内容可以分为以下两部分。第一部分：利用动态实验装置来研究颗粒物质体系的冲击动力学响应特性。第二章主要是研究了侧限压缩下颗粒物质的动态力学性能。基于改进的SHPB实验装置和MTS材料试验机研究了干燥砂在侧限压缩下的应力-应变曲线,分析了应变率、初始预压、颗粒大小和饱和度对实验结果的影响。研究发现侧限压缩下颗粒物质的应力-应变曲线应变率效应不明显,但是孔隙比-应力曲线分为明显的压实段和破碎段。随后基于颗粒破碎理论和剑桥模型,提出了一个考虑颗粒破碎影响的经验型本构方程。最后通过PFC数值分析软件,基于cluster计算算法,模拟了颗粒物质侧限压缩过程,并定量的分析了颗粒破碎的宏观性能与微观结构的联系。第三章主要研究了压剪复合加载下颗粒等效介质(孔隙岩石)的动态力学性能。基于SHPB实验装置,发展了一套可以实现压剪复合加载的实验方法,并分别通过ABAQUS有限元分析和常规金属试验验证了实验装置的可行性和有效性。最后通过对花岗岩的动态压剪复合加载实验,得到了花岗岩的动静态屈服准则,并对其进行了定量的分析。第二部分：利用分子动力学模拟来研究颗粒物质体系流变特性和粘弹性响应。第四章主要研究了简单剪切作用下颗粒物质体系的流变学特性。基于非平衡分子动力学模拟,结合Lees-Edwards边界条件和Sllod算法,实现了颗粒物质体系简单剪切流动,重点研究了颗粒物质体系剪切过程中的剪切增稠现象。并从能量分析的角度,首次提出了剪切增稠主要是由能量耗散率(颗粒温度)的改变所决定的,只有当能量耗散率的变化大于应变率的2次方时,剪切增稠现象才会出现。而能量耗散率的变化带来的结构和动力学的各向异性为实验验证提供了一个新的方法。第五章主要是研究了振荡剪切下颗粒物质体系的粘弹性特征,包括线性粘弹性响应和非线性粘弹性响应。基于非平衡分子动力学的模拟结果,提出了一个可以描述颗粒物质体系振荡剪切特性的相图。并分别利用傅利叶流变学,应力分解方法和能量分析方法研究了颗粒物质体系的大振幅振荡剪切。研究发现振荡剪切条件下颗粒物质体系的剪切增稠现象属于非线性粘弹性响应,但仍然可以将线性粘弹性理论扩展到非线性粘弹性区域,对剪切增稠现象进行定量分析。本文研究的这两部分内容,一个侧重于颗粒物质体系的实际应用研究,另一个侧重于颗粒物质体系运动规律的物理机制研究。希望通过我们的研究结果,进一步促进对颗粒物质复杂动力学行为的实际意义和理论认识的提高,对工程实际中的颗粒物质运动规律提供一定的指导作用。