月壤采樣器鉆頭與月壤接觸作用仿真與試驗研究.pdf

1、本課題來源于我國探月工程關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項目,預(yù)計2017年前后實現(xiàn)月球樣品無人自主返回任務(wù),采用鉆取方式獲取深層樣品;采用了主動取芯機構(gòu),月壤突破鉆具被動段意味80％概率獲取了樣品。在分析國外地外天體鉆取采樣技術(shù)基礎(chǔ)上,結(jié)合我國土壤鉆采技術(shù),分析鉆具在月壤鉆取過程中所產(chǎn)生的影響,尤其鉆具對月壤的擠壓破壞,可靠取心關(guān)鍵在于月壤對鉆頭內(nèi)孔被動段的突破貫入能力,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、研究被動段高度等,提

2、取不同鉆頭構(gòu)型對月壤鉆取采樣的影響的規(guī)律。
　　對月壤的物理力學(xué)特性進行研究,參考國外已經(jīng)獲得的月壤信息,結(jié)合國內(nèi)各研究機構(gòu)地面模擬月壤研究試驗成果,運用土力學(xué)試驗及理論公式,得出模擬月壤的特性信息;將模擬月壤試驗結(jié)果與真實月壤相比較,制備地面試驗可用模擬月壤。
　　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構(gòu)基礎(chǔ)構(gòu)型鉆頭模型,進行了不同壁厚T型鉆頭及堵頭的表層月壤鉆取采樣過程仿真。通過對不同構(gòu)型鉆頭鉆

3、采取樣過程仿真,獲得更詳細的不同基礎(chǔ)構(gòu)型鉆頭在鉆采時的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律及月壤破壞、月壤干擾信息;對不同重力場下的鉆進取樣過程進行仿真,獲得重力場與鉆壓力之間的規(guī)律曲線,提取重力影響因素及干擾信息。
　　參考國外月壤鉆采取樣機構(gòu)鉆頭構(gòu)型信息,結(jié)合民用鉆取采樣機構(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)計幾種基礎(chǔ)構(gòu)型的鉆頭,利用北京衛(wèi)星制造廠試驗平臺進行表層月壤鉆壓力測量試驗,根據(jù)試驗數(shù)據(jù)及試驗現(xiàn)象結(jié)合仿真規(guī)律總結(jié)不同基礎(chǔ)構(gòu)型鉆頭在