摘要：顆粒材料在高應力環境下會發生顆粒破碎現象,顆粒破碎不僅影響顆粒材料的力學特性,同時與大量工程問題密切相關.目前的相關研究主要集中在唯象地描述顆粒破碎的演化以及破碎對力學特性的影響層面,對顆粒破碎演化路徑的物理機制研究較少.本文基于熱力學框架,采用細觀力學中細觀–宏觀的均勻化方法推導了顆粒體系彈性能和破碎能量耗散,并在最大能量耗散的假設下,在熱力學框架內,建立了理想化的無摩擦球體顆粒等向壓縮過程的彈性–破碎模型,闡述了顆粒材料破碎演化路徑細觀熱力學機制.由于模型的推導不依賴任何唯象的經驗公式,因此模型中包含的參數均有明確的物理意義.模型預測與前人試驗結果對比表明,材料的初始級配對彈性壓縮模量和破碎應力的影響并不相同:不同分形維數級配對應的彈性體變模量存在極大值,而破碎應力卻隨著分形維數的增大單調遞增;顆粒破碎的演化符合最大能量耗散原理,且顆粒材料的壓縮曲線可以分為彈性–破碎–擬彈性3個機制不同的階段.