颗粒材料普遍存在于自然界,并广泛应用于工程建设。作为典型的离散性介质,颗粒材料具有宏-细观等多个研究尺度。为了更好地研究颗粒材料复杂特性的力学本质,就要搭建起宏-细观的桥梁,去寻找其宏观力学响应的细观机理。本文就颗粒材料的摩擦特性与临界状态这两个极为重要的性质展开研究,采用离散单元法,开展一系列离散元数值试验。分析了在不同滑动摩擦特性与滚动摩擦特性的条件下,颗粒体系的宏观力学响应及其对应的细观结构的演化特征,并对滑动摩擦特性与滚动摩擦特性不同的颗粒体系的临界状态进行了研究。主要结论如下:1.滑动摩擦系数对颗粒材料的宏细观力学性质影响显著:随着滑动摩擦系数的增加,试样的峰值强度、临界状态强度提高;剪胀更加明显;孔隙比变大;配位数减小;摩擦激励指标降低。但滑动摩擦系数的改变对颗粒体系法向接触力分布影响不大。2.滚动摩擦系数对颗粒材料的影响类似于滑动摩擦系数但又不尽相同:随着滚动摩擦系数的增加,试样的峰值强度、临界状态强度提高;体积应变减小;峰值内摩擦角增大;颗粒体系转速降低;孔隙比变大;配位数减小;法向接触力增大;同时验证了 Stress-force-fabric模型的正确性。3.颗粒体系加载到临界状态时,随着滚动摩擦系数的增加,相同平均有效应力下的临界偏应力增大、临界孔隙比增大,而临界配位数降低。通过VORONOI单元的应变分析,进一步说明了临界状态的特征。4.本文中试样宏观尺度和细观层面的响应,均表现出了相一致的规律,证明颗粒材料的细观层面的特性决定了宏观尺度的响应结果。