近年来颗粒物质一直是人们关注的热点,也是科研工作者重点研究的内容。单个颗粒的受力及运动规律研究比较简单,满足牛顿力学定律及颗粒线性动量平衡,然而当大量的颗粒组成颗粒体系,宏观表现出的力学性质就会变得非常复杂,也是现在科研学者们研究的重要内容。力链,是介于微观颗粒和宏观颗粒体系的桥梁,所以从力链的角度入手,是研究颗粒体系的力学性质的重要途径。本文从二维颗粒体系入手,主要采用了数字图像相关方法(Digital Image Correlation,DIC),对集中荷载作用下的椭圆形颗粒进行力链的识别和分析,并对不同形状颗粒的力链长度、载荷变化及位移变化做出对比分析,并通过PFC模拟软件对椭圆形颗粒的力链变化做出进一步分析。具体研究内容如下:(1)总结了国内外学者对于颗粒物质以及力链的研究现状,提出本文研究的主要内容,并对本文研究采用的主要方法——数字图像相关方法做了简单介绍。(2)进行不同形状颗粒的集中荷载加载实验。采用了椭圆形、六边形和四边形颗粒进行集中荷载加载实验,并用CCD相机记录整个加载过程,以便后续的相关计算及数据处理。(3)对于椭圆形颗粒实验图片进行数字图像相关计算,得出位移、应变、应变等高线等随着加载过程的变化规律,并通过MATLAB程序,应用牛顿力学理论和颗粒线性动量平衡理论,求出颗粒间接触力,从而实现椭圆颗粒体系力链的提取和分析。(4)对于椭圆形、六边形、四边形颗粒,人工统计出力链长度随加载过程的变化图;从万能实验机中导出荷载在加载过程中的大小变化,并分析了产生这种变化的原因;将椭圆形的颗粒力链变化与圆形颗粒的力链变化做出对比,分析变化过程中的共同规律;通过数字图像相关计算,对于四种形状的颗粒的位移场变化做出分析,并得出变化过程中的共同规律。(5)采用PFC数值模拟软件,对椭圆形颗粒进行集中荷载加载实验的模拟,分析在加载过程中的速度场变化,位移场变化,以及力链的变化。