混凝土颗粒物料是一种广泛应用于现代建筑工程中的复杂混合物,其微观力学本质特性的研究伴着离散元技术的迅速发展而随势笋起;其中流变学问题在混凝土相关领域研究的重要性亦渐趋彰显;然而,其微观本构模型的构建目前仍缺少高可行性的方案,相关研究工作也因缺少平台模型而面临诸多困难及挑战。离散元技术因其对颗粒物料宏、微观特性的研究起到了桥梁作用,从而为揭示颗粒物料的本质属性提供了媒介;此外,输流管道在工作过程中因颗粒物料运动引起的摩擦磨损、振动及能量耗散,存在许多负面作用,对实际工程问题影响愈为突出,因此对其本质属性的研究对实际工程中颗粒物料输送管道系统具有指导意义。围绕上述两项亟待解决的重点问题,本文就颗粒物料的流变学特性及其输送系统的多尺度耦合特性进行了如下研究工作:以混凝土为研究背景,以颗粒物料输送为研究对象,并结合Microsoft Visual Studio 2005 C++软件,构建了描述湿颗粒自定义接触模型的动态链接库(DLL)文件,获得了有效描述湿颗粒接触的力学模型,为湿颗粒流动特性的应用研究提供了必要的理论与接触模型支持。基于PFC2D软件平台,采用模拟试验参数逆向确定法思路,获得了颗粒物料坍落度参数、L箱自密实参数、V型仪流动特性参数。选择弯管中颗粒物料流动行为的工程实例方案,通过加载相应的动态链接库(DLL)文件,分析了颗粒物料在弯管流动中的速度、位移及力链的变化关系,获得了颗粒物料流动规律,表明了离散颗粒的非连续性是其运动状态复杂多变的根本原因,验证了自定义接触模型的有效性。构建了物料输送过程的输流管道流固耦合力学模型,获得了不局限于固定初边值问题的输流管道流固耦合非线性振动偏微分方程;为简化方程求解计算,拓展振动微分方程的使用范围,运用量纲和谐思想使上述方程无量纲化,为同类输流管道的流固耦合方程提供了力学模型参考。针对有限差分法将偏微分方程转化为非线性差分方程组,运用追赶法原理,提出了非线性高阶偏微分方程的求解算法,编制了求解特定输流管道流固耦合程序。通过算例分析了不同流速对系统固有频率的影响,并确定了失稳临界速率,为工程实际应用提供了的科学依据。本文以离散元接触模型为理论指导,以颗粒物料的微观力学参数为研究对象,模拟颗粒物料的流变学试验,揭示了颗粒物料的微、宏观动力学特性机理;同时以物料管道输送系统为研究对象、以输流管道多尺度流固耦合振动问题为研究重点,建立了输流管道流固耦合动力学模型;该研究结果对输流管道系统的合理布控与振动控制具有重要指导意义,同时对输流管道系统的稳定问题的解决具有重要参考价值。