本文針對月壤剖面探測任務,提出一種新型的潛入式探測器柔性探尺,該探測裝置以薄片柔性尺為基體,搭載傳感探測裝置,以貫入的方式潛入月壤剖面。分析探尺貫入月壤的力學特性,確定探尺工作的負載包絡條件。將探尺貫入的負載分為尺頭阻力及尺身側(cè)面摩擦阻力�；诔休d力模型分析了尺頭對前端月壤的失效滑移作用,得到尺頭部分的作用阻力。利用小孔擴張理論分析探尺貫入后形成剖面孔洞對尺身的擠壓作用,得到尺身側(cè)面的摩擦阻力模型。利用貫入測試試驗,得到了探尺貫入及拔出的阻力數(shù)據(jù),驗證貫入阻力模型,為探尺貫入系統(tǒng)設(shè)計提供理論依據(jù)。貫入后的探尺,在遇到巖石等障礙時,要克服本體剛度與剖面約束發(fā)生變形。為進一步探究探尺在遇到障礙物時,貫入負載阻力變化,建立剖面對探尺的約束作用模型。根據(jù)Manisfield理論,建立探尺本體剛度模型�；跇O限平衡理論,分析探尺彎折、扭轉(zhuǎn)作用時對剖面的失效作用力,得到探尺在變形時的貫入負載變化特性。利用貫入試驗對變形時的負載力進行了驗證。該模型為探尺的本體剛度設(shè)計提供理論基礎(chǔ)�；谔匠吲c月壤的作用模型,提出以沖擊作動的方式實現(xiàn)探尺的貫入。設(shè)計了以凸輪驅(qū)動的沖擊夾持作動方案。根據(jù)碰撞彈簧理論及塑性...

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題來源及研究的目的和意義
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 研究目的和意義
    1.2 貫入式探測研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 貫入式剖面探器測研究現(xiàn)狀
        1.2.2 剖面貫入機理研究現(xiàn)狀
    1.3 國內(nèi)外文獻綜述的簡析
    1.4 課題的主要研究內(nèi)容
第2章 探尺對月壤剖面的貫入研究及力學建模
    2.1 引言
    2.2 月壤剖面物理力學特性分析
        2.2.1 月壤顆粒幾何特性
        2.2.2 月壤剖面物理特性
        2.2.3 月壤剖面壓縮特性
        2.2.4 月壤剖面抗剪特性
    2.3 柔性探尺系統(tǒng)工作原理
        2.3.1 柔性探尺探測器基本組成
        2.3.2 柔性探尺貫入過程受力分析
    2.4 基于承載力理論的尺頭阻力模型
        2.4.1 尺頭阻力作用分析
        2.4.2 失效滑裂線分析
        2.4.3 失效區(qū)受力分析
        2.4.4 尺頭受力分析
    2.5 基于小孔擴張理論的尺身受力模型
        2.5.1 尺身對月壤剖面作用簡化假設(shè)
        2.5.2 基于C形孔擴張的尺身受力模型
        2.5.3 月壤剖面對尺側(cè)的阻力分析
    2.6 靜力貫入試驗研究
        2.6.1 柔性尺貫入試驗條件
        2.6.2 基于實驗的貫入阻力模型分析
        2.6.3 探尺貫入影響因素分析
    2.7 本章小結(jié)
第3章 柔性尺彎扭變形與剖面相互作用建模
    3.1 引言
    3.2 柔性尺變形特性
        3.2.1 彎折扭轉(zhuǎn)力矩與變形的關(guān)系
        3.2.2 柔性尺曲率與變形角度關(guān)系
        3.2.3 柔性尺變形特性分析
    3.3 月壤剖面對柔性尺的彎折作用
        3.3.1 柔性尺所受作用簡化假設(shè)
        3.3.2 地形對探尺的彎折作用
        3.3.3 探尺彎折作用受力分析
    3.4 月壤剖面對柔性尺的扭轉(zhuǎn)作用
        3.4.1 帶偏轉(zhuǎn)地形對探尺的變形作用
        3.4.2 探尺對月壤剖面的扭轉(zhuǎn)剪切
        3.4.3 月壤與探尺扭轉(zhuǎn)時的相互作用分析
    3.5 探尺變形后的潛入狀態(tài)分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 沖擊夾持式方案設(shè)計及沖擊系統(tǒng)建模分析
    4.1 引言
    4.2 柔性探尺沖擊作動方案設(shè)計
        4.2.1 柔性探尺潛入作用系統(tǒng)設(shè)計要求
        4.2.2 沖擊貫入式探尺驅(qū)動方案
        4.2.3 夾持方案設(shè)計
    4.3 沖擊作動系統(tǒng)建模及分析
        4.3.1 沖擊作動系統(tǒng)及作用分析
        4.3.2 沖擊錘撞擊探尺過程建模
        4.3.3 探尺對剖面的貫入分析
    4.4 沖擊夾持器研制及沖擊特性試驗研究
        4.4.1 夾持器構(gòu)型優(yōu)選
        4.4.2 夾持器沖擊作動特性試驗研究
    4.5 本章小結(jié)
第5章 柔性探尺樣機研制及試驗研究
    5.1 引言
    5.2 柔性探尺本體設(shè)計
        5.2.1 探尺本體基本構(gòu)型
        5.2.2 探尺構(gòu)型參數(shù)優(yōu)選設(shè)計
        5.2.3 探尺本體構(gòu)型
    5.3 低反力目標作動系統(tǒng)緩沖設(shè)計
        5.3.1 緩沖系統(tǒng)動力學方程
        5.3.2 緩沖系統(tǒng)動態(tài)過程分析
    5.4 柔性探尺探測器結(jié)構(gòu)設(shè)計
        5.4.1 樣機結(jié)構(gòu)總體布局
        5.4.2 回轉(zhuǎn)靜壓單元
        5.4.3 沖擊作動單元設(shè)計
        5.4.4 探尺機架組成
        5.4.5 探尺機械系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
    5.5 柔性探尺探測器作動特性試驗
        5.5.1 柔性探尺空載輸出測試
        5.5.2 柔性探尺對模擬月壤的貫入測試
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝



本文編號：3868399