脆性物料颗粒在破碎过程中能耗巨大,碎矿与磨矿的能耗约占世界总能耗的3.3%,约占我国总能源消费的5%,但能量利用效率很低。研究不同破碎方式下脆性物料的破碎特性,深入探知物料破碎机理,可为破碎设备与工艺流程的优化提供理论支撑。本文采用压力试验机对不同性质的脆性物料颗粒分别进行单颗粒压缩破碎和料层压缩破碎实验,系统研究两种破碎条件下脆性物料颗粒的破碎特性（包括颗粒强度分布、加载曲线特征、破碎产物粒度分布等）,建立了单颗粒与颗粒床在准静态压缩作用下强度分布与破碎产物粒度分布的数学模型。对典型脆性物料K9玻璃球与陶瓷球进行准静态的压缩破碎实验,研究加载速率、样本空间、颗粒尺寸对物料颗粒破碎特性的影响规律。结果表明在准静态压缩作用下,加载速率对物料颗粒的破碎特性影响不显著,样品空间会影响颗粒强度特征值的精度。脆性物料颗粒破碎强度与颗粒的变形呈现出显著的离散性。不同尺寸的K9玻璃球与陶瓷球的破碎强度分布均满足Weibull分布。两参数Weibull分布模型中的特征应力与颗粒尺寸存在明显的幂率关系,颗粒尺寸越大,对应的特征应力越小。Weibull分布模量与颗粒尺寸不存在显著的依赖关系,即与颗粒尺寸无关。三参数Weibull分布模型的拟合精度比两参数Weibull分布模型高,但模型中的参数缺少特定的物理意义,很难建立起Weibull尺度率。实验结果表明:真实的特征破碎应力近似等于两参数Weibull分布模型中的特征应力。选取三个常见的强度分布模型,即Logistic模型、Lognormal模型和Weibull模型对实验数据拟合后发现Logistic模型更适合描述颗粒的强度分布。研究了Logistic模型中的参数与尺寸、物料种类之间的关系,建立包括颗粒尺寸、物料种类的强度分布数学模型。通过破碎产物粒度的筛分分析,反演颗粒的破碎机理:K9玻璃球与陶瓷球的主要破坏模式为张拉破坏,破碎产物的形状以“月牙状”和“切片状”形状为主。基于球形颗粒的研究方法,选取不规则的内蒙古准格尔旗烟煤进行准静态压缩破碎实验。由于颗粒形状的不规则,导致颗粒破碎特性较球形颗粒复杂。基于大量实验数据将烟煤破碎过程接触力-位移曲线主要分为三类,对应三类破坏模式。分别用Weibull模型、Logistic模型和Lognormal模型对烟煤的破碎强度进行拟合,比较发现Logistic模型的拟合精度较高,可以用来描述烟煤的颗粒强度分布。对烟煤的破碎产物粒度分布进行筛分分析发现分形理论可以很好描述产物的粒度分布。由于烟煤内部结构的影响,导致粒度分布分形维数在2.151左右波动。分别对初始粒级为13～6 mm、6～3 mm、3～1 mm、1～0.5 mm的内蒙古准格尔旗烟煤和宁夏太西无烟煤进行准静态颗粒床压缩实验。根据测试得到的接触力-位移曲线,分析煤岩料层在准静态压缩过程的力学过程,可分为压密、损伤、破碎和结团四个阶段。加载速率对料层能量的吸收和破碎产物的粒度分布影响不显著。加载强度是颗粒床破碎过程的主要影响因素。全面分析煤岩料层的准静态下压缩破碎效果,并采用G-S分布和R-R分布进行数据拟合,结果表明破碎产物的粒度分布服从G-S分布和R-R分布。对G-S分布与R-R分布中的参数进行分析,G-S分布中的最大颗粒粒度随加载强度变化不显著。基于分形理论扩展G-S分布模型,该模型包括煤岩种类、颗粒尺寸、加载强度等参数。最后采用JK经典断裂模型(A-b-t10模型)和M-fmat-n-t10模型对实验数据进行分析,发现两种模型均适用于煤岩颗粒床压缩破碎产物的粒度分布的描述。本论文系统研究脆性物料颗粒在单颗粒压缩与颗粒床压缩两种基本破碎方式下的破碎特性,建立了单颗粒强度分布模型与颗粒破碎产物粒度分布的预测模型。论文的研究成果进一步丰富和扩展了破碎的理论与研究方法。