颗粒物质是大量离散颗粒聚集在一起的软凝聚态物质，其微观结构与宏观力学性质的联系非常复杂，如粮仓效应和挤压膨胀效应涉及的内部结构以及物理机制问题至今仍不清楚。对颗粒物质的研究涉及多个物理层次结构和机制，是多尺度力学问题，包括微观尺度的颗粒单体、细观尺度的力链和宏观尺度的颗粒体系，其中细观尺度力链结构的形成及演变规律则是颗粒物质多尺度力学研究的核心。本实验目的是研究颗粒体系在受挤压时其受力情况和滑移通道问题。针对这两个紧密联系的问题，设计了二维堆积颗粒容器，用实验方法实际观测颗粒体系在竖直施加正压力情况下，不同堆积结构下颗粒内部应力的转向行为，边壁的摩擦因数对结构变形以及颗粒滑移通道的影响，并结合理论分析方法，半定量讨论体系微结构的静力学行为。具体内容有以下两点：　　其一、用实验的方法观测了二维竖直晶格堆积颗粒，在竖直方向外加正压力作用下其侧壁的受力分布情况，根据实验结果详细讨论和分析了颗粒体系中正压力的转向行为。实验结果表明：在缓慢压缩颗粒体系的过程中，正压力的变化呈现非线性和线性两段不同的规律；对于一定堆积结构的颗粒体系，竖直方向施加的正压力通过颗粒力链转向，转向系数的饱和值随堆积角的增大而减小；水平方向不同堆积高度处所受压力值不同，中部的压力大于顶部和底部的压力。根据静力学知识，对颗粒堆的几何结构与受力情况进行分析，给出了转向系数与堆积角之间的数学表达式，理论值与实验值吻合较好。　　其二、用实验的方法研究了二维晶格堆积的颗粒体系受挤压推进过程中的力学响应和结构变化情况，观察到颗粒体系在受挤压时将出现结构的坍塌和重组行为。依据实验结果，分析了边界上压力的分布、滑移通道和重组结构与边界摩擦因素和堆积角之间的关系；用静力学理论分别讨论了处于边界和中部颗粒不同的受力机制。研究表明光滑器壁较粗糙器壁容易成为颗粒滑移的通道，这种情况下颗粒体系形成的力链不稳定，容易导致结构坍塌；边壁的摩擦因素对器壁不同高度处应力的分布不会产生显著影响，力链的重组才是导致不同高度处应力重新分布的主要因素。