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颗粒物质是在自然界和工程建设中广泛存在的一种物质类型，近百年来得到了广泛而深入地研究。颗粒物质在形成过程中内部形成不同的细观组织结构，这些细观结构对体系的整体稳定性产生巨大影响。从颗粒角度出发，研究颗粒接触形成的细观结构（如力链网络）、动力学过程及其与宏观力学性质之间关系是细观研究的主要思路，这方面工作是工程建设及地质散体灾害防治关键技术的理论基础。通过光弹实验方法可以观察二维静力触探试验过程中力链网络的演化规律。利用图形处理和基于条纹光强梯度的拟合方法，获取实验过程中颗粒圆心位置，以及颗粒所受力的大小，得到加载过程中内部力链网络的形态。采用颗粒流商业软件PFC (Particle Flow Code)对相同加载条件下的颗粒试样进行了数值模拟，所得结果与光弹实验中观察到的力链网络吻合较好。分析表明，颗粒体系在外荷载作用下内部存在着形态各异的力链网络，力链网络的主要分布方向与体系主应力的方向相同，在外荷载作用下力链网络呈现复杂的局部化行为。文章的重点是，提出了基于单颗粒的非仿射应变率的概念，来量化局部化行为。分析了双轴压缩、静力触探、混凝土立方体抗压强度以及混凝土圆盘劈拉试验过程中内部非仿射应变率的空间分布；利用小波方法分析了非仿射应变率较大颗粒的空间关联；引入统计的概念，建立非仿射应变率概率分布演化方程，利用这个演化方程很好的描述了双轴压缩试验过程中局部化的演化过程。将离散元（Discrete Element Method, DEM）串行程序引入并行自适应结构网格应用支撑软件框架（J Adaptive Structured Mesh applications Infrastructure,Jasmin），开展了颗粒物质大规模并行数值模拟，计算了颗粒膨胀过程和三轴压缩试验，分析了力链网络、局部体积分数、局部应力等参数的不均匀化。数值模拟结果显示，颗粒体系内部存在着很强的局部化现象，通过后处理程序，可以很清晰的观察颗粒体系内部的局部化现象，且随着体系越来越密实，内部不均匀性逐渐下降。同时，我们发现当颗粒体系在达到堵塞（Jamming）状态之后，边壁压力增量、配位数增量以及平均局部应力与体积分数的增量形成很好的指数关系。