本文针对正二十面体颗粒的振动堆积致密化进行了系统的研究。正二十面体颗粒是典型的非球形颗粒,也是五种柏拉图多面体粒子之一。在颗粒堆积领域,学术上对其进行专门研究的很少,但其致密化结构对科学研究十分重要。本文分别从物理实验及数值模拟两个方面,对正二十面体颗粒在外部机械振动条件下的堆积致密化进行了系统、深入的研究,着重各振动参数的影响、致密堆积结构的宏观与各微观性能表征以及致密化机理的分析。在物理实验中,主要围绕正二十面体颗粒在三维机械振动条件下的堆积致密化展开。采取连续振动、整体加料的方式,系统的研究了各振动参数（如:振动时间t、振幅A、振动频率ω与振动强度Γ）、容器尺寸D对颗粒堆积体系致密化的影响。研究表明:粒子的堆积密度先随着振幅及振动频率的增加而增大,达到最大值后,堆积密度随着振幅及频率的进一步增加而减小。最终在最佳振动条件下,通过外推获得正二十面体粒子的最大堆积密度为0.7147。在数值模拟中,采用离散元法（DEM）对物理实验的过程进行了三维仿真。在系统研究振动条件和容器尺寸对粒子堆积致密化影响的同时,模拟中还获得了两种重要的堆积结构:随机松排（RLP）和随机密排（RCP）,除对这两种结构的宏观性能进行表征外,还着重对其微观性能如配位数（CN）、径向分布函数（RDF）、粒子接触类型、粒子取向分布、应力及力等进行了定量表征和分析。结果表明,通过适当控制振动条件,可以实现正二十面体粒子的堆积从RLP向RCP的转变。通过外推获得最大的堆积密度为0.7078,这一结果与物理实验很具可比性,表明数值模拟中所用模型的可靠性。微观性能分析表明,振动后的粒子RCP堆积的平均CN增加;RDF曲线确定了 RLP结构的两个明显峰和RCP结构的三个峰;从RLP到RCP,粒子间面-面接触的概率增加,而边-边、边-面、面-顶点的接触概率减小;取向相关函数证明了所获得疏松及致密堆积结构的随机性;研究还发现,在RCP堆积结构中力和应力的分布更加均匀。