颗粒破碎现象在自然界和工业生产生活中普遍存在,是当前许多领域的研究热点,研究颗粒破碎的影响机制对于工业材料获取和工程应用具有重要意义。离散元团聚体法是模拟颗粒破碎的一种常用研究方法,许多学者研究成果表明颗粒破碎的细观参数选取及颗粒形状对颗粒破碎有显著的影响。然而局部阻尼系数、子颗粒间摩擦系数及颗粒材料不均质度对颗粒破碎的影响机制尚不完善,颗粒形状对颗粒破碎类型及碎片尺寸分布特征仍需进一步开展研究。因此为详细研究单颗粒压碎过程的宏细观力学响应,本文综述了国内外学者单颗粒破碎物理试验的试验数据,统计分析Weibull模量、尺寸效应和单颗粒破碎类型的影响因素;基于离散元的团聚体法模拟单颗粒压碎,通过影响颗粒材料特性的细观参数敏感性分析,揭示颗粒材料特性对颗粒破碎宏观力学行为的影响机理;开展单颗粒压碎物理试验,借助白光三维扫描技术建立物理试验材料的真实颗粒模型,通过真实形状的颗粒数值压缩试验研究颗粒形状对颗粒破碎的影响,同时结合物理试验结果探究不同颗粒破碎类型下碎片的分布特征及颗粒峰值破碎强度之间的联系。为研究不同颗粒材料的细观参数对颗粒破碎机制的影响,选择不考虑形状的圆球颗粒开展子颗粒间摩擦系数、最小子颗粒尺寸、子颗粒间黏结强度及局部阻尼系数的敏感性分析,发现单颗粒峰值破碎强度随上述细观参数数值的增加均呈现增长趋势,其中子颗粒间黏结强度即颗粒材料强度改变对其影响最为显著;其次是最小子颗粒尺寸改变颗粒的内部结构而产生影响;再者是子颗粒间摩擦系数增强颗粒材料内部咬合力而提高颗粒承载力;局部阻尼系数对其影响最小,但其能表征颗粒材料抑制应力波传递,故对颗粒破碎机理和碎片尺寸分布影响显著。颗粒材料不均质影响研究中发现,细观组成不均质可由选取不同的子颗粒粒径比表征,研究表明细观组成越不均匀,即子颗粒粒径比越大,颗粒材料破碎强度离散程度越大,子颗粒平均配位数随之减少,故颗粒特征破碎强度减小;颗粒材料强度空间分布不均质可由高斯分布来模拟,不均质度对颗粒破碎强度和破碎机制的影响较为显著,对颗粒材料的Weibull模量影响不明显,颗粒内部结构的变异性是影响颗粒材料Weibull模量的主要因素。颗粒破碎过程中呈现剪切破坏的裂纹数目随材料强度不均质的增大而明显增多,颗粒破碎机制发生改变。为探究颗粒破碎类型及颗粒破碎后碎片分布特征,选择形状和粒径相近的白玉石颗粒,引入三维扫描技术建立真实颗粒形状的数值试样,进行了单颗粒压缩物理试验并测量了每个试样颗粒破碎后的碎片质量,通过真实颗粒形状的单颗粒压碎数值试验,对比研究了颗粒形状对颗粒破碎时裂纹扩展的影响,分析了不同颗粒破碎类型的颗粒碎片分布特征及颗粒破碎的机理,探究了颗粒峰值破碎强度与颗粒破碎类型之间的联系。由于真实颗粒形状存在边角应力集中破碎过程中会出现边角破裂因此其荷载位移曲线会呈现多峰值,白玉石颗粒破碎类型中以中间劈裂破坏为主,不同破碎类型可由颗粒碎片尺寸排位前三的颗粒碎片尺寸来表征,不同颗粒破碎类型下,随机开裂破坏模式的破碎强度最大,中间开裂破坏的次之,接触开裂破坏的破碎强度最低。