發(fā)布時(shí)間：2017-12-15 14:14

  本文關(guān)鍵詞：月面表取采樣機(jī)土作用力學(xué)特性研究

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【摘要】：我國(guó)嫦娥探月工程三期的主要任務(wù)是無(wú)人采樣返回，采用鉆取采樣和表取采樣兩種方式獲取樣品。其中表取采樣是通過(guò)挖、鏟和夾持，獲取月球表面月壤和巖石樣品的采集方式。表取采樣是最有效且易實(shí)現(xiàn)的方式，也是決定三期任務(wù)成功的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。為此，研究采樣器末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)（采樣鏟）與月壤相互作用的力學(xué)特性關(guān)系，探討月壤狀態(tài)、工況設(shè)置和采樣器結(jié)構(gòu)對(duì)采樣阻力和工作效率的影響規(guī)律，可為采樣器的研制、優(yōu)化和采樣提供參考和依據(jù)。 根據(jù)表取采樣鏟挖動(dòng)作和工作原理，研制月面表取采樣機(jī)土作用試驗(yàn)臺(tái)，采用JLU-2模擬月壤和火山石模擬月球表面，分別對(duì)鏟取采樣和挖取采樣進(jìn)行試驗(yàn)研究。通過(guò)鏟取試驗(yàn)分析了入土角、入土速度、模擬月壤狀態(tài)對(duì)鏟取阻力的影響規(guī)律。通過(guò)挖取試驗(yàn)探討入土角、月壤狀態(tài)、石塊分布對(duì)挖取工作阻力的影響。通過(guò)三維掃描分析了采樣對(duì)月壤的擾動(dòng)和破壞。根據(jù)土壤挖掘理論和土體動(dòng)力學(xué)，對(duì)Gill模型進(jìn)行修正，建立了與試驗(yàn)情況相符的鏟取模型；挖取模型采用Zelenin模型，便于分析挖取轉(zhuǎn)矩隨角度的變化規(guī)律，將鏟挖兩模型與試驗(yàn)對(duì)比得出二者都能夠較好的描述鏟挖過(guò)程阻力變化情況。在此基礎(chǔ)上，分析了內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角等參數(shù)對(duì)鏟挖阻力的影響。 通過(guò)離散元軟件PFC2D/3D進(jìn)行雙軸和三軸模擬試驗(yàn)，，并結(jié)合實(shí)際鏟挖月壤大變形破壞特點(diǎn)，分析了微觀參數(shù)和月壤宏觀力學(xué)參數(shù)的關(guān)系，確定了用于模型分析的微觀參數(shù)。通過(guò)PFC2D/3D對(duì)微重力條件下鏟挖特性進(jìn)行了分析。通過(guò)PFC2D生成大粒徑顆粒的方式來(lái)模擬月巖，建立了不同大小及位置的故障狀態(tài)，進(jìn)行了低重力狀態(tài)下的鏟取過(guò)程模擬。通過(guò)PFC3D軟件對(duì)低重力下不同鏟挖過(guò)程進(jìn)行了研究。分析了鏟斗鏟入一定深度然后水平切削再向上挖鏟的情況，分析了鏟斗刺入不同深度然后挖出的情況，分析了挖斗寬度對(duì)挖取月壤轉(zhuǎn)矩的影響規(guī)律。 研究?jī)?nèi)容和成果可以為月面表取采樣任務(wù)的實(shí)施和采樣機(jī)構(gòu)的研制及優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一定的理論和數(shù)據(jù)參考。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：P184.56

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 孫鵬;高峰;李雯;孫剛;;深空探測(cè)車可變直徑車輪牽引通過(guò)性分析[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2007年12期

2 高峰;李雯;孫剛;孫鵬;;模擬月壤可行駛性的離散元數(shù)值分析[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2009年04期

3 孫鵬;高峰;姚圣卓;李雯;;月球車車輪與模擬月壤相互作用試驗(yàn)[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2010年07期

4 鄢泰寧,補(bǔ)家武,吳翔,王榮t

本文編號(hào)：1292252