摘要：顆粒材料在高應(yīng)力環(huán)境下會發(fā)生顆粒破碎現(xiàn)象,顆粒破碎不僅影響顆粒材料的力學(xué)特性,同時與大量工程問題密切相關(guān).目前的相關(guān)研究主要集中在唯象地描述顆粒破碎的演化以及破碎對力學(xué)特性的影響層面,對顆粒破碎演化路徑的物理機制研究較少.本文基于熱力學(xué)框架,采用細觀力學(xué)中細觀–宏觀的均勻化方法推導(dǎo)了顆粒體系彈性能和破碎能量耗散,并在最大能量耗散的假設(shè)下,在熱力學(xué)框架內(nèi),建立了理想化的無摩擦球體顆粒等向壓縮過程的彈性–破碎模型,闡述了顆粒材料破碎演化路徑細觀熱力學(xué)機制.由于模型的推導(dǎo)不依賴任何唯象的經(jīng)驗公式,因此模型中包含的參數(shù)均有明確的物理意義.模型預(yù)測與前人試驗結(jié)果對比表明,材料的初始級配對彈性壓縮模量和破碎應(yīng)力的影響并不相同:不同分形維數(shù)級配對應(yīng)的彈性體變模量存在極大值,而破碎應(yīng)力卻隨著分形維數(shù)的增大單調(diào)遞增;顆粒破碎的演化符合最大能量耗散原理,且顆粒材料的壓縮曲線可以分為彈性–破碎–擬彈性3個機制不同的階段.