【摘要】：我國月面采樣技術的目標是實現(xiàn)月壤樣品的獲取與返回地球，，月壤深層鉆取采樣對采樣機具的功耗和層理信息保持有嚴格要求。本論文提出了一種復合式月壤深層鉆取采樣鉆頭構型，并根據(jù)月面采樣技術的任務要求，以切削力和月壤擾動率小為研究目標，通過理論分析和仿真實驗等手段，對月壤深層鉆取采樣鉆頭結構參數(shù)進行研究。 首先對月壤的物理力學性能進行研究，并根據(jù)目前已經(jīng)獲得的月壤信息，基于地面的模擬月壤實驗結果，推導了月壤抗剪強度指標的理論公式。利用該公式可以獲得任意深度處的月壤的抗剪強度信息，為建立取心鉆頭旋轉(zhuǎn)切削力學模型提供了基礎。 其次提出了一種復合式月壤深層采樣鉆頭構型。通過對該構型鉆頭結構參數(shù)的研究，得到了切削具刃尖角對月壤壓入過程的影響規(guī)律，得出了刃尖角的設計計算公式。建立了取心鉆頭旋轉(zhuǎn)切削力學模型，并在此模型的基礎上分析月壤內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力、切削角、切削具寬深比和月壤與鉆具摩擦角對切削過程的影響規(guī)律，提出了鉆頭結構參數(shù)的合理取值范圍。 建立了基于離散元理論的月壤仿真模型和月壤深層鉆取采樣鉆頭模型，進行了月壤深層鉆取采樣過程仿真。通過對不同結構參數(shù)的取心鉆頭采樣過程仿真，獲得了切削角和切削具寬深比等參數(shù)對切削力的影響規(guī)律，驗證了理論模型的正確性，并在理論和仿真的基礎上確定了切削角和切削具寬深比的合理取值范圍。 月壤深層鉆取采樣要求獲取的月壤樣品具有一定的層理信息保持性，而層理信息的變化是由鉆頭對月壤產(chǎn)生的擾動引起的。因此，本文建立了月壤擾動率評價函數(shù)，并基于該函數(shù)分別對切削角、取心鉆頭內(nèi)徑、底出刃高度等參數(shù)進行了多組仿真實驗，分析不同的取心鉆頭結構參數(shù)對月壤擾動率的影響規(guī)律，為取心鉆頭結構參數(shù)的確定提出了設計建議。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：P184;P634

【參考文獻】

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1 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];北京航空航天大學學報;2009年04期

2 崔q

本文編號：2576823