矿物复合材料是以天然花岗石颗粒为骨料,环氧树脂为胶结料,形成的一种新型复合材料。矿物复合材料可在室温下浇铸成型,成型过程无需高温加热,工艺十分简单,可用来代替铸铁、铸钢等传统材料,作为制造精密机床床身等基础件的材料。矿物复合材料具有优良的阻尼减振性、较低的热导率、良好的耐腐蚀性等特点,因此可以较为有效地提高精密机床的加工精度。但矿物复合材料的缺点也比较明显,主要是力学性能不足,这制约着材料的进一步应用。而矿物复合材料的充填过程将直接影响到铸件成型后的力学性能,鉴于此,本文的研究重点是矿物复合材料的充填与力学性能。为了节约实验的成本,缩短研究周期,本文引入数值模拟的方法对矿物复合材料进行研究。结合材料本身非连续性的特点,本文采用离散单元法对材料的各项性能进行了模拟分析。本文从整体形状和棱角的层次,研究了骨料颗粒的形状特征,统计了几种形状参数,并由此建立了符合真实骨料颗粒形状的模型,这对准确地分析矿物复合材料的各项性能有重要意义。从细观角度出发,借助离散元原理对矿物复合材料进行研究。通过标定实验,获得了符合实际的接触参数和接触模型参数。分析了矿物复合材料梁的充填振动过程,得出不同粒径颗粒的分布规律。进一步研究了矿物复合材料在机床中的充填过程,分析了两种不同的充填方向下,骨料颗粒空隙率和不同粒径颗粒的分布规律,证明在模具的上方等位置处,大颗粒分布集中。本文研究了骨料颗粒对机床模具的磨损情况,确定了机床通孔处等几个位置的磨损较为严重。研究了矿物复合材料试块在不同方向上的压缩性能,分析了骨料颗粒在充填振动时产生的不均匀性导致的压缩模量和强度的各向异性。研究了矿物复合材料梁的弯曲性能,并分析了在不同方向上,梁挠度的差异性。