我國嫦娥五號月球探測器采用鉆進(jìn)方法對月球次表層土壤進(jìn)行采樣,而廣泛分布于次表層中的臨界尺度顆粒極易在鉆進(jìn)過程中積聚在鉆頭下方形成的聚積區(qū),對鉆進(jìn)產(chǎn)生不利影響,如鉆頭磨損加劇、取心率降低、卡鉆、跳鉆等故障工況,導(dǎo)致月球采樣任務(wù)的失敗。該種工況產(chǎn)生時其力載參數(shù)表現(xiàn)與鉆進(jìn)巖石堵鉆工況類似,僅用回轉(zhuǎn)力載參數(shù)無法準(zhǔn)確辨識,只能停機(jī)通過沖擊鉆進(jìn)模式識別,并采用具有針對性的鉆進(jìn)工況予以解決,以避免對采樣鉆進(jìn)任務(wù)造成不利影響�；谔撏翗独碚摻⒃跊_擊作用(觸探方式)下鉆桿與月壤相互作用模型,采用分離變量法,在頻域內(nèi)得到任意載荷下作用下鉆桿頂端位移頻域響應(yīng)及鉆桿頂端速度頻域響應(yīng)的嚴(yán)格解析解。分析三種典型工況下被測對象參數(shù)對鉆桿頂端頻域響應(yīng)的影響及鉆桿參數(shù)變化時被測對象參數(shù)鉆桿頂端速度頻域響應(yīng)的影響。對三種典型工況進(jìn)行模擬沖擊試驗(yàn)并采集數(shù)據(jù),基于快速傅里葉變換處理數(shù)據(jù)得到頻譜及功率譜。采用頻譜分析對理論與單次沖擊試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,三種工況下鉆桿頂端速度頻域響應(yīng)理論曲線與實(shí)驗(yàn)結(jié)果輪廓曲線趨勢一致,驗(yàn)證理論的可行性和準(zhǔn)確性。通過多次沖擊試驗(yàn)分析試驗(yàn)結(jié)果功率譜上峰值點(diǎn)的物理規(guī)律,選取能有效表征工況的頻率值特征指... 

【文章來源】：哈爾濱商業(yè)大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Lllna，24采集的月壤實(shí)物圖

１．２．２鉆取采樣故障工況識別的研究??喬治亞理工學(xué)院Ｇｅｏｒｇｉａ?Ｔｅｃｈ?［２２］采用激光多普勒測速儀（ＬＤＶ）實(shí)時采集鉆進(jìn)過??程中鉆桿的振動特征（如圖１．３所示），分析研究了對星球鉆進(jìn)過程的自動結(jié)構(gòu)診斷，??利用６種不同鉆桿的振動模態(tài)分析對應(yīng)的不同故障工況。但是這種方法使用了多個非接??觸式的外部傳感器，難以集成到星球空間環(huán)境鉆探系統(tǒng)中。??聊｜?｜?｜??ｔ?錢：＂??ｉｗｆｔｗｉ．ｉＲ?ｒｔ?Ｋｕｎｆ?Ｄ?＊Ｖａｋｖｆ？？??圖１．３?ＬＤＶ信息釆集及不同鉆桿振動模態(tài)??哈爾濱工業(yè)大學(xué)史曉萌［２３，２４］在對鉆進(jìn)對象鉆進(jìn)特征提取及在線辨識方面，提出了一??種基于在鉆進(jìn)過程中采樣的檢測信號特征的可鉆性識別方法，分析模擬月壤及模擬月巖??鉆進(jìn)狀態(tài)的監(jiān)測信號特征，對模擬月壤與模擬月巖的交界面進(jìn)行了識別，雖然依據(jù)顆粒??的粒徑對模擬月壤進(jìn)行了分層制備，但研究只通過回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和進(jìn)尺力判斷被鉆土層性??質(zhì)，且顆粒粒徑屬于對鉆具功耗和取心率等指標(biāo)影響較小的小尺度均質(zhì)顆粒。李晟誠??提出了基于支持向量機(jī)辨識月壤鉆進(jìn)特性的方法，并對回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的特征信號進(jìn)行提取分??析

圖１．４?ＤＡＭＥ試驗(yàn)裝置??美國Ｈｏｎｅｙｂｅｅ機(jī)器人研宄中心設(shè)計了具備在線狀態(tài)監(jiān)測功能ＤＡＭＥ鉆取試驗(yàn)裝??置［３３＿３６］，鉆取試驗(yàn)臺（如圖１．４所示）用于對月球、火星和其他地外天體進(jìn)行采樣探測??研究，通過提取鉆桿的振動頻信號，識別堵鉆、卡鉆、鉆到堅(jiān)硬物質(zhì)等特殊鉆進(jìn)工況，??但其設(shè)計針對的被鉆對象是硬質(zhì)巖石，且無法對鉆進(jìn)對象的物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行辯識。??－４－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]考慮橫向慣性效應(yīng)時樁側(cè)土-管樁-土塞縱向耦合振動特性研究[J]. 吳文兵,鄧國棟,張家生,黃生根.  巖土力學(xué). 2017(04)
[2]動力觸探試驗(yàn)的分類及應(yīng)用[J]. 張淑杰.  中國標(biāo)準(zhǔn)化. 2017(02)
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[7]嫦娥三號“玉兔號”巡視器遙操作中的關(guān)鍵技術(shù)[J]. 吳偉仁,周建亮,王保豐,劉傳凱.  中國科學(xué):信息科學(xué). 2014(04)
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[10]成層土中基于虛土樁模型的樁基縱向振動響應(yīng)[J]. 吳文兵,王奎華,楊冬英,馬少俊,馬伯寧.  中國公路學(xué)報. 2012(02)

博士論文
[1]月壤鉆進(jìn)排屑模型與曲面螺旋式取心鉆具研究[D]. 趙德明.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]雙螺旋阻隔式月壤取芯鉆具設(shè)計及其性能研究[D]. 田野.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[3]基于離散元法的月壤鉆取動力學(xué)研究[D]. 劉天喜.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[4]模擬月壤鉆進(jìn)取芯力學(xué)建模及鉆進(jìn)策略研究[D]. 史曉萌.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[5]改進(jìn)的虛土樁法及其在非等截面樁縱向振動中的應(yīng)用研究[D]. 王寧.浙江大學(xué) 2013
[6]基于虛土樁法的樁土縱向耦合振動理論及應(yīng)用研究[D]. 吳文兵.浙江大學(xué) 2012

碩士論文
[1]井下鉆柱振動測試方法研究[D]. 陳波.西南石油大學(xué) 2015
[2]月面鉆進(jìn)故障工況模擬及辨識方法研究[D]. 戴均.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]月壤鉆探取心鉆進(jìn)規(guī)程研究[D]. 李晟誠.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[4]鉆具振動信號的采集及應(yīng)用研究[D]. 陳添.中國石油大學(xué) 2011
[5]虛土樁法可行性初步研究與分析[D]. 陳嘉熹.浙江大學(xué) 2008
[6]鉆井過程中的故障診斷方法研究[D]. 袁俊和.中國石油大學(xué) 2008



本文編號：2902131