月壤采樣器鉆頭與月壤接觸作用仿真與試驗(yàn)研究.pdf

1、本課題來(lái)源于我國(guó)探月工程關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目,預(yù)計(jì)2017年前后實(shí)現(xiàn)月球樣品無(wú)人自主返回任務(wù),采用鉆取方式獲取深層樣品;采用了主動(dòng)取芯機(jī)構(gòu),月壤突破鉆具被動(dòng)段意味80％概率獲取了樣品。在分析國(guó)外地外天體鉆取采樣技術(shù)基礎(chǔ)上,結(jié)合我國(guó)土壤鉆采技術(shù),分析鉆具在月壤鉆取過(guò)程中所產(chǎn)生的影響,尤其鉆具對(duì)月壤的擠壓破壞,可靠取心關(guān)鍵在于月壤對(duì)鉆頭內(nèi)孔被動(dòng)段的突破貫入能力,本次研究不同構(gòu)型鉆頭與月壤相互作用行為,研究壓入與旋壓力載特征、研究被動(dòng)段高度等,提

2、取不同鉆頭構(gòu)型對(duì)月壤鉆取采樣的影響的規(guī)律。
　　對(duì)月壤的物理力學(xué)特性進(jìn)行研究,參考國(guó)外已經(jīng)獲得的月壤信息,結(jié)合國(guó)內(nèi)各研究機(jī)構(gòu)地面模擬月壤研究試驗(yàn)成果,運(yùn)用土力學(xué)試驗(yàn)及理論公式,得出模擬月壤的特性信息;將模擬月壤試驗(yàn)結(jié)果與真實(shí)月壤相比較,制備地面試驗(yàn)可用模擬月壤。
　　建立了基于ABAQUS軟件及有限元理論的月壤模型及月壤鉆采取樣機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)構(gòu)型鉆頭模型,進(jìn)行了不同壁厚T型鉆頭及堵頭的表層月壤鉆取采樣過(guò)程仿真。通過(guò)對(duì)不同構(gòu)型鉆頭鉆

3、采取樣過(guò)程仿真,獲得更詳細(xì)的不同基礎(chǔ)構(gòu)型鉆頭在鉆采時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律及月壤破壞、月壤干擾信息;對(duì)不同重力場(chǎng)下的鉆進(jìn)取樣過(guò)程進(jìn)行仿真,獲得重力場(chǎng)與鉆壓力之間的規(guī)律曲線,提取重力影響因素及干擾信息。
　　參考國(guó)外月壤鉆采取樣機(jī)構(gòu)鉆頭構(gòu)型信息,結(jié)合民用鉆取采樣機(jī)構(gòu)鉆頭構(gòu)型參數(shù),抽象出基礎(chǔ)鉆頭構(gòu)型及尺寸信息,設(shè)計(jì)幾種基礎(chǔ)構(gòu)型的鉆頭,利用北京衛(wèi)星制造廠試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行表層月壤鉆壓力測(cè)量試驗(yàn),根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)合仿真規(guī)律總結(jié)不同基礎(chǔ)構(gòu)型鉆頭在