發(fā)布時間：2024-02-28 04:00

　　月面軟著陸過程中足墊在沖擊條件下的動力響應(yīng)是著陸緩沖機構(gòu)設(shè)計的重要依據(jù)。月壤顆粒受壓易碎和散體材料特性對足墊與月壤動力相互作用起控制作用。參考NASA提出的動力控制方程,引入月壤阻尼效應(yīng)建立足墊-月壤一維豎向沖擊數(shù)力模型。結(jié)合室內(nèi)試驗、數(shù)值模擬和模型試驗結(jié)果,建立月壤狀態(tài)特性相關(guān)力學參數(shù)計算模型,構(gòu)建沖擊質(zhì)量累積模型,采用精細時程積分算法將沖擊過程中參數(shù)變化納入方程求解,最終得到不同給定條件(沖擊質(zhì)量、沖擊速度)下足墊受力和位移時程曲線和峰值。同時,以沖擊質(zhì)量1.5kg、沖擊速度1m/s為例驗證了模型計算結(jié)果與實測結(jié)果具有較好的一致性,可以作為緩沖機構(gòu)設(shè)計沖擊力、位移、作用時間輸入值的估算模型。

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【部分圖文】：

圖1玉兔二號拍攝月壤與月巖

沖擊過程中足墊受力特性是著陸緩沖機構(gòu)設(shè)計的重要依據(jù)。國內(nèi)外學者做了大量工作對月壤特性和沖擊動力學問題進行研究。凌道盛等[4]根據(jù)軟著陸沖擊過程的特點設(shè)計了豎向沖擊模型試驗系統(tǒng)，并采用數(shù)值模擬方法對沖擊過程進行建模分析。馬煒[5]針對月壤的散體材料特性，結(jié)合多剛體碰撞理論采用離散元....

圖2軟著陸過程示意圖

著陸器軟著陸沖擊過程中，足墊與月壤的相互作用可分為三個階段[12]：沖擊接觸、滑移和靜止（圖2）。為揭示沖擊運動機理，得到足墊運動的控制參數(shù)，將整個沖擊過程簡化為豎向沖擊（A）和水平滑移（B）兩個階段。豎向沖擊段是指足墊與月壤接觸開始到月壤反力對加速度影響不大時結(jié)束，整個豎向沖擊....

圖3足墊-月壤豎向沖擊物理模型系統(tǒng)

測試結(jié)果表明[4]：豎向沖擊過程中足墊接觸月壤后，初始幾個毫秒內(nèi)，應(yīng)力波在月壤內(nèi)傳播深度有限，表層模擬月壤形成加密區(qū)[13]。在沖擊壓縮位移小于臨界刺入位移前，月壤呈彈性變形；超過臨界刺入位移后，形成塑性破壞區(qū)，月壤呈現(xiàn)彈塑性。為研究豎向沖擊過程足墊與月壤的相互作用力，建立足墊-....

圖4沖剪區(qū)質(zhì)量

假定時間足夠短則沖剪區(qū)質(zhì)量增量可以表示為應(yīng)變量ε1厚度的小圓柱，則沖剪區(qū)質(zhì)量增量Δm:2.2月壤剛度

本文編號：3913442