【摘要】：我國(guó)月面采樣技術(shù)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)月壤樣品的獲取與返回地球，，月壤深層鉆取采樣對(duì)采樣機(jī)具的功耗和層理信息保持有嚴(yán)格要求。本論文提出了一種復(fù)合式月壤深層鉆取采樣鉆頭構(gòu)型，并根據(jù)月面采樣技術(shù)的任務(wù)要求，以切削力和月壤擾動(dòng)率小為研究目標(biāo)，通過(guò)理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)等手段，對(duì)月壤深層鉆取采樣鉆頭結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行研究。 首先對(duì)月壤的物理力學(xué)性能進(jìn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，推導(dǎo)了月壤抗剪強(qiáng)度指標(biāo)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(qiáng)度信息，為建立取心鉆頭旋轉(zhuǎn)切削力學(xué)模型提供了基礎(chǔ)。 其次提出了一種復(fù)合式月壤深層采樣鉆頭構(gòu)型。通過(guò)對(duì)該構(gòu)型鉆頭結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究，得到了切削具刃尖角對(duì)月壤壓入過(guò)程的影響規(guī)律，得出了刃尖角的設(shè)計(jì)計(jì)算公式。建立了取心鉆頭旋轉(zhuǎn)切削力學(xué)模型，并在此模型的基礎(chǔ)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(duì)切削過(guò)程的影響規(guī)律，提出了鉆頭結(jié)構(gòu)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(jìn)行了月壤深層鉆取采樣過(guò)程仿真。通過(guò)對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的取心鉆頭采樣過(guò)程仿真，獲得了切削角和切削具寬深比等參數(shù)對(duì)切削力的影響規(guī)律，驗(yàn)證了理論模型的正確性，并在理論和仿真的基礎(chǔ)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(duì)月壤產(chǎn)生的擾動(dòng)引起的。因此，本文建立了月壤擾動(dòng)率評(píng)價(jià)函數(shù)，并基于該函數(shù)分別對(duì)切削角、取心鉆頭內(nèi)徑、底出刃高度等參數(shù)進(jìn)行了多組仿真實(shí)驗(yàn)，分析不同的取心鉆頭結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)月壤擾動(dòng)率的影響規(guī)律，為取心鉆頭結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定提出了設(shè)計(jì)建議。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：P184;P634

【參考文獻(xiàn)】

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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(xué)學(xué)報(bào);2009年04期

2 崔q

本文編號(hào)：2576823