粮食的物理参数是评价粮食质量和品质,以及在粮食加工、储藏和运输环节中的重要参考指标。国内外对粮食的基本物理特性和力学性能有许多研究,其中许多集中在小麦研究上,但是,目前对小麦的基本物理力学性质的相关影响因素的实验研究还不系统,大部分关注在小麦的外部摩擦和机械破损方面,而在小麦籽粒与籽粒之间的相互作用研究较少,对其他粮食的研究也尚不深入,在含水率对小麦的内摩擦角的影响规律以及粮食在三轴压缩下的变形特性和本构关系等方面有待进一步深入的研究。本文主要以小麦为研究对象,通过粮食基本物理实验和三轴实验,对其基本物理特性以及三轴压缩下的力学强度和变形特性进行了研究分析,同时,对大豆和稻谷在三轴压缩下的力学强度和变形特性进行了探讨分析。本文主要研究工作如下:(1)根据相关粮食物理参数实验标准,测定了所选河南产的小麦样品的基本物理参数,其中包括小麦初始含水率、容重、孔隙率和硬度等参数,分析了容重、孔隙率等受含水率的影响规律。(2)使用自制的实验仪器,测定了不同含水率下小麦的休止角,测定了不同含水率下小麦堆与不同材料(木板、混凝土板、钢板和亚克力板)的滑动摩擦系数。(3)采用全自动三轴实验机,对小麦试样进行三轴实验,平行改变小麦的围压、含水率、剪切速度和孔隙率,获得了相应条件下小麦堆的应力-应变关系。依据摩尔库仑理论,通过绘图法,获得了摩尔圆强度包络线,分析得到了不同实验条件下小麦力学强度参数(内摩擦角φ和咬合力c)。(4)对获得的围压、含水率、剪切速度和孔隙率等实验条件下的小麦堆的内摩擦角φ和咬合力参数c进行分析,得到不同实验条件内摩擦角φ和咬合力c的变化规律。(5)对获得的三轴压缩下的粮堆应力-应变曲线划分为三个阶段,分析了三个阶段的特点,研究了双曲线阶段,小麦堆的割线模量及其影响因素,确定细观参数,为颗粒流PFC3D数值模拟提供计算参数。分析探讨了不同粮种(小麦、大豆和稻谷)在三轴压缩下的剪胀特性。依据邓肯-张模型,对应力-应变曲线进行拟合分析。