颗粒破碎现象广泛存在于人类生活生产的各个方面,如化工、制药、食品、土木等领域,开展颗粒破碎细观机制的研究对于有效获取生产材料、工程的应用研究具有重要意义。现阶段,国内外学者对单颗粒破碎的相关影响因素的研究主要考虑了颗粒材料的性质、颗粒大小和颗粒形状等因素。实际上,由于颗粒多处于非均匀结构的集合体环境中,导致各个颗粒附近的颗粒组成、体积分数和配位数等相关形态复杂多样,颗粒所处环境对颗粒所提供的约束状态和程度的差异,使得颗粒内部应力分布复杂而多变,会对颗粒破碎造成较大的影响。由于颗粒受其周边颗粒的约束作用复杂而多变,如何用数值方式对单颗粒的多重包裹效应进行量化梳理是研究的难点。本文以连续-离散耦合分析方法为基础,引用Voronoi图形网格划分技术丰富裂纹扩展路径,采用多学科交叉的研究手段,提出统计分析领域的奇异值分解方法,借助奇异值及其相关量,分析破碎过程中应力的分布和裂缝的产生与发展,探讨颗粒局部约束模式与颗粒破碎阈值的关系。为研究不同试验条件以及材料参数对颗粒破碎机制的影响,选择对称、非对称的两种典型约束状态下的颗粒进行数值试验。从网格拓扑图、试样裂纹的扩展形态等方面分析了基于Voronoi图形的三角形网格划分法相比常规网格划分法的优势;设计了 7组网格尺寸下的颗粒破碎试验,寻求能够同时满足计算精度和计算成本最佳网格尺寸;通过7组加载速率下的颗粒破碎数值试验,分析了加载速率的变化对试样的破坏过程、破碎强度、计算时长以及破坏形态的影响;改变细观参数取值进行破碎试验,优化参数取值,为数值试验的参数选取提供有效参考。为考察颗粒的局部约束模式对单颗粒的破碎形式和破碎强度的影响,在4种不同配位数的情况下调整接触角度,设计了 95种不同的约束模式,对不同约束模式进行奇异值分解和颗粒破碎数值模拟试验。研究可得,颗粒的破碎过程可分为两个阶段:第一阶段,颗粒各个约束部位出现应力集中,由于加载轴线的方向代表颗粒所受力的主导方向,加载轴线附近的约束部位的应力集中区域快速扩展并形成裂纹,并发展成为贯穿性主裂缝;第二阶段时期,各个侧向约束部位开始产生细小裂纹并逐渐发展成为形态不一的次生裂缝,多数裂缝由约束部位与主裂缝端部延伸交汇而成,此外,约束较为集中的情形下,相邻约束间易产生边缘性裂缝,部分次生裂缝的产生时间可能与贯穿主裂缝同期。在试样产生的众多裂缝与裂纹中,裂缝与加载主轴线方向一致,则满足拉裂破坏,当试样产生贯穿裂缝后,多数次生裂缝的形成来源于以剪切应力为主的剪切破坏。借助SVD分解得到不同约束模式的奇异值以及奇异值的相关量,分析不同约束下相应的奇异值与颗粒破碎的关系,通过大量试验得出:在相同配位数、不同约束角度的情况下,平均奇异值（p₁ +p₂）/2越高或偏状态程度（p₁-p₂）越低,试样的破碎阈值越高;在不同配位数的情况下,以奇异值相对偏差值（P₁-P2_）/（P₁+p₂）描述各配位数下的约束模式,随着（P₁-P₂）/（P₁+P₂）的增大,颗粒的破碎阈值总体呈现下降的趋势。