月表采樣返回是探月活動中具有重要意義的一環(huán),我國月面無人自主采樣任務(wù)的主要目標是獲取月表以下2m深且具有連續(xù)層理信息的月壤樣品并返回地球,研究表明由于月壤形成過程的特殊性,使月壤具有不同于地球土壤的物理力學(xué)特性,鉆具底端月壤材料的不同會對鉆取采樣工作造成影響。以采樣鉆具的外徑和進樣口直徑尺寸為參考標準,把月壤分為代表性的小尺度均質(zhì)月壤、臨界尺度顆粒月壤和大尺度月巖三種,分別代表三種鉆進工況。通過對三種模擬月壤進行沖擊試驗和仿真,研究反射波在鉆具中傳播特性,通過本文研究為無人自主鉆取采樣工作中鉆具底端月壤工況識別提供參考�；趶椥粤W(xué)、材料力學(xué)和波動力學(xué)理論建立了沖擊作用下鉆具與月壤相互作用關(guān)系模型。將月壤鉆進取芯工況按照月壤粒徑分布劃分為均質(zhì)月壤、臨界尺度顆粒和巖石三類,推導(dǎo)了沖擊作用下應(yīng)力波在鉆具中傳播的速度與應(yīng)力變化關(guān)系方程,分析了兩者之間的對應(yīng)關(guān)系,解釋了應(yīng)力波在不同介質(zhì)界面間傳播的原理和特點,得到了應(yīng)力波在不同介質(zhì)界面間的傳播規(guī)律。利用有限元軟件對鉆具與月壤接觸的沖擊過程進行仿真模擬,分別開展了空載沖擊、均質(zhì)月壤沖擊、臨界尺度顆粒沖擊和月巖沖擊的研究工作,得到了應(yīng)力波反射波在不同...

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1前蘇聯(lián)Luna16/20探測器示意圖

自二十世紀五十年代前蘇聯(lián)發(fā)射世界上第一個無人月球探測器以來,人類已成功地對月球、火星、彗星和小行星進行了軟著陸地質(zhì)調(diào)查和樣品采集,地外無人自主鉆取采樣技術(shù)也隨之發(fā)展。1970-1976年,前蘇聯(lián)先后發(fā)射Luna-16/20/24三個月球無人自動鉆取采樣返回探測器,這三種探測器直接....

圖1-2前蘇聯(lián)Luna-24探測器采集的月壤實物圖

圖1-1前蘇聯(lián)Luna16/20探測器示意圖Luna-16、20探測器如圖1-1所示,實現(xiàn)了月面淺層樣品的采集。其中,Luna-16鉆進深度僅為350mm,采集返回的完整巖心樣品僅為101g[20];Luna-20由于著陸點的改變,發(fā)生了一些故障,最終鉆進深度為250mm,在后1....

圖1-3宇航員手持電動鉆機取樣示意圖

20世紀70年代,美國成功實現(xiàn)了6次載人登月活動,獲得了2196個單獨月壤樣品,總重量為381.7kg,其中Apollo11號載人飛船在1969年7月16日實現(xiàn)了人類歷史上首次載人登月并成功的采集月壤樣品返回[25,26]。與前蘇聯(lián)月面鉆取采樣不同的是,美國Apollo系列采用....

圖1-4 Apollo系列月面采樣實景及取回月壤圖

圖1-3宇航員手持電動鉆機取樣示意圖20世紀70年代中期,全世界月球探測活動進入“冷寂期”。直到1989年7月20日,為紀念“阿波羅”飛船登月20周年,美國前總統(tǒng)喬治·布什提出了重返月球計劃,在此期間,日本于1990年成功發(fā)射其首個月球探測器“飛天”(HITEN)。隨后,美國發(fā)射....

本文編號：4046364