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超导磁体（也称:托克马克）是国际热核聚变反应堆（ITER）的核心,其主要作用是产生强磁场来约束高温等离子体的运动,进而实现可控的热核聚变。超导磁体多由上千根NbTi/Cu或Nb3Sn/Cu超导股线经四级或五级绞缆加工、结构非常复杂的管内电缆导体（Cable in Conduit Conductor,CICC）绕制而成。当超导装置工作时,CICC导体运行在极低温、大电流、强磁场等极端环境,超导股线承受着巨大的洛伦兹力,这使得超导股线之间相互挤压产生变形,引起超导材料性能退化,甚至会导致超导股线断裂,严重影响磁体装置的安全稳定运行。因此,开展超导股线间的接触力特性研究,特别是受电磁力作用引起的股线接触力行为研究对于ITER装置的功能性和安全性设计有着十分重要的意义。近年来围绕超导股线接触力的研究,主要包括以下两个方向:采用二维光弹颗粒模型进行实验,给出等效的接触力特征,该方法最主要的问题是模型实验结果很难直接转换到CICC导体原型上;数值研究主要是采用离散单元法（Discrete Element Method,DEM）,将股线截面简化为刚性颗粒,计算给出股线的接触力分布特征,该方法计算过程中不考虑颗粒的变形,这显然与实验结果不符。这样,如何给出真实CICC导体截面股线之间的接触力成为该领域所面临的一个难点与挑战。2012年,Jose和Carlos提出了考虑颗粒接触变形的颗粒单元法（Granular Element Method,GEM）方法,这种方法可以给出不透明、不具有光弹效应的颗粒接触力行为,但是该模型中并没有给出当颗粒承受体力作用时的接触力行为分析理论。而由超导股线简化而来的颗粒承受电磁体力作用是ITER CICC导体核心的特征之一。本学位论文首先应用GEM方法结合数字图像相关法（DIC）给出了真实CICC导体在横向压缩作用下截面股线接触力的特征,然后自行推导了含体力项（或承受体力作用）的二维GEM理论模型,结合实验给出了受电磁体力作用的铁磁性颗粒接触力特征,最后将二维的GEM模型推广至三维,为后续解决电磁体力作用下的股线接触提供基础。（1）注意到真实的CICC导体运行过程中承受的电磁力均为单一方向,实验中首先采用单方向的压缩作用来等效单向的电磁力进行实验。通过在真实CICC导体表面喷涂散斑的方式获得其横截面在横向压缩前后的散斑图,进而获得横截面的变形特征。随后,将横截面变形特征作为中间参数,输入到自行编制的GEM计算程序,首次给出了真实的CICC导体截面在横向压缩情况下的股线接触力、力链分布、接触角等的统计特征。（2）建立了含有体力的二维GEM理论框架。通过理论推导,给出了含有体力的GEM方程组。搭建了铁磁性颗粒构成的实验平台,将其整体放置进单向磁场环境中,通过数字图像相关法计算出不同磁场条件下的颗粒接触特性,最后将接触特征输入含体力的GEM理论,得到了电磁体力引起的颗粒接触特性的统计规律。（3）将二维的含体力GEM理论推广至三维。