在分析颗粒材料应变局部化问题时,经常采用的方法有离散单元法、Cosserat连续体有限单元法,为了充分发挥两种方法的优势,可以进行离散元-Cosserat连续体模型的两尺度模拟。在这个过程中,首先需要确定离散元模型所需的初始参数,然后通过表征元分析获取Cosserat连续体参数,将这些参数导入Cosserat连续体有限元模型中,进行试验结果、离散元数值结果、有限元数值结果的对比分析。采用简易装置对颗粒与边界面材料之间的恢复系数进行标定,通过对比玻璃珠与玻璃板碰撞恢复系数测定结果与理论值来检验装置的合理性,研究了下落高度、颗粒大小以及碰撞材料对玻璃珠恢复系数的影响。进一步地,将恢复系数的测量方法推广到岩土颗粒材料,对珊瑚砂、福建标准砂相对于玻璃板、玻璃板与橡皮膜复合材料的恢复系数进行了测量。然后对离散颗粒与边界面材料之间的摩擦系数进行了测量,边界面包括橡皮膜、滤纸等,涉及的颗粒材料为玻璃珠、福建标准砂。针对不同粒径、形状规则的颗粒集合体,采用将连续体材料做成滑块在颗粒上缓慢滑动的方式,分析了接触面积、滑块滑动速度、颗粒粒径、颗粒的密实度等对摩擦系数的影响,并对玻璃珠、福建标准砂与橡皮膜、滤纸之间的摩擦系数进行了测量,探究了不规则颗粒粒径对摩擦系数的影响。采用标定的2mm玻璃珠参数进行等比尺三轴模拟,将模拟结果与常规三轴试验进行对照,验证标定参数的合理性,然后对平面应变试验的数值模拟过程中,颗粒尺寸效应对模拟结果的影响进行分析。通过数值模拟过程中对尺寸效应的研究,得出颗粒大小对数值模拟结果的影响,利用轴向应力峰值随颗粒尺寸变化的规律,拟合出与试验粒径相同时模拟结果与试验结果的差异,验证了数值模拟的合理性和尺寸效应研究的必要性。研究了平面应变模型中表征元的选取,对三维表征元的尺寸进行了说明。根据离散元模型中各参数之间的关系,导出Cosserat连续体参数,并对离散颗粒模型中的Cosserat连续体应力、应变张量进行求解,进而得到剪胀系数和摩擦系数随偏应变的变化规律。采用获得的参数对平面应变试验进行有限元分析,与离散元分析结果和试验结果进行对比,证明双尺度模拟的有效性。最后,利用三维离散元模型分析了边坡加载过程中掺入杂质颗粒比例对边坡稳定性的影响,探究了碎石桩模型中桩长、桩中颗粒弹性模量与周围颗粒的比例对碎石桩承载力的影响。