月壤样品软袋多道异构封口技术研究

发布时间：2017-10-17 22:50

  本文关键词：月壤样品软袋多道异构封口技术研究

  更多相关文章： 多道异构封口器 占位簧片 拉绳系扣 封口特性 可靠性

【摘要】：钻取采样装置是探月三期工程月面采样方式之一,将利用无滑差软袋取芯的方式获取深度约2米并保持层序信息的月壤剖面样品。在钻进过程中,月壤样芯被取芯软袋及时包裹,钻进结束后,取芯软袋的末端需要进行高可靠的密闭封口处理,以防止样品散落。若密闭封口组件失效,将会导致样品遗失、返回过程中样品遗洒失序等后果。为此,开展月壤样品软袋封口技术及其可靠性提升研究具有重要的学术研究和工程实用价值。本文提出了用多道异构技术措施保证封口可靠性的研究方案,开展了位移约束型和力约束型封口组件方案设计、异构匹配和封口可靠性评估等研究工作。分析了无滑差取芯钻具的系统组成和工作原理,提取出了样品软袋可靠封口的功能需求和技术指标要求,提出了占位簧片形式的力约束型封口方案以及拉绳系扣位移约束型封口方案。利用土力学的莫尔——库伦准则,建立了软袋内月壤样品的破坏失效模型,为封口力计算提供了技术依据。在此基础上,建立了拉绳系扣封口器封口拉索与月壤的相互作用力学模型和占位簧片内翻过程弹塑性变形力学模型,为封口器的详细设计提供了负载参数依据。开展占位簧片和拉绳系扣封口器之间的协同工作和位置关系匹配性研究,获得了多道异构型封口器在软袋上的布置方案。利用弹塑性金属薄片小曲率强制翻转过程的残余变形效应,实现了铍青铜薄片的簧片加工,完成了力约束型占位簧片封口器的详细设计并研制了实验件;利用编织型软袋纤维的经纬咬合作用原理,实现了纬纤抽丝对软袋的径向位移约束型封口作用,以Kevlar纤维为基础材料,完成了拉绳系扣封口器的详细设计并研制了实验件。研制了封口器综合性能测试实验台,对两种封口器的封口负载和封口特性以及封口器的高低温环境耐受性能开展了实验验证。实验结果表明,占位簧片封口器和拉绳系扣封口器都能独立完成样品软袋的封口功能;两种封口器相组合,能适应更为复杂的样品形态。以航天器产品可靠性设计与评估规范为依据,对多道异构型封口器的可靠性评估方法进行了研究。采用了特征量为性能参数的可靠性实验方法,开展了多道异构型封口器的封口可靠性实验,验证了封口器的可靠性。
【关键词】：多道异构封口器 占位簧片 拉绳系扣 封口特性 可靠性
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V476.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义10-11
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 研究目的和意义10-11
• 1.2 国外月球采样技术研究现状11-13
• 1.3 国内月球钻取采样技术研究现状13-17
• 1.3.1 力约束型封口器方案14-15
• 1.3.2 位移约束型封口器方案15-17
• 1.4 课题主要研究内容17-19
• 第2章 异构型封口器力学建模研究19-32
• 2.1 引言19
• 2.2 月壤及模拟月壤物理力学特性分析19-23
• 2.2.1 月壤的物理特性分析19-20
• 2.2.2 月壤的抗剪特性分析20-22
• 2.2.3 模拟月壤制备参数分析22-23
• 2.3 月壤样品无滑差取芯钻具封口需求分析23-24
• 2.3.1 无滑差软袋取芯钻具工作原理23
• 2.3.2 样品软袋封口功能需求分析23-24
• 2.4 位移约束型封口组件封口作用力学模型研究24-28
• 2.4.1 拉绳系扣封口器封口原理分析24-25
• 2.4.2 封口拉索与月壤的相互作用模型建立25-28
• 2.5 力约束型封口组件封口作用力学模型研究28-31
• 2.5.1 占位簧片封口器封口原理分析28
• 2.5.2 簧片内翻过程力学建模与分析28-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第3章 多道异构封口器设计与分析32-48
• 3.1 引言32
• 3.2 多道异构型封口器方案设计32-34
• 3.2.1 力约束型可行封口方案分析32-33
• 3.2.2 位移约束型可行封口方案分析33
• 3.2.3 多道异构封口环节的匹配性设计33-34
• 3.3 占位簧片封口器设计与分析34-36
• 3.3.1 构型和布局参数设计34-35
• 3.3.2 簧片材料筛选35-36
• 3.4 拉绳系扣封口器设计与分析36-47
• 3.4.1 破断拉索破断基理分析与工艺设计36-40
• 3.4.2 封口拉索工艺设计40-42
• 3.4.3 封口器详细设计42-45
• 3.4.4 限位环卡滞故障分析45-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 封口器综合性能实验研究48-64
• 4.1 引言48
• 4.2 封口器综合性能实验台研制48-49
• 4.3 拉绳系扣封口器实验研究49-58
• 4.3.1 封口拉索最小拉紧力实验49-50
• 4.3.2 破断拉索破断力实验50-53
• 4.3.3 高低温空载提芯力实验53-58
• 4.4 占位簧片封口器实验研究58-61
• 4.4.1 占位簧片封口器低温实验58-60
• 4.4.2 占位簧片封口器封口闭合力实验60-61
• 4.5 多道异构组合封口实验61-63
• 4.6 本章小结63-64
• 第5章 样品软袋封口可靠性分析64-69
• 5.1 引言64
• 5.2 航天器机构可靠性分析方法64-65
• 5.3 多道异构封口器的可靠性分析65-68
• 5.3.1 封口器故障分析与实验类型确定65-66
• 5.3.2 可靠性实验66-67
• 5.3.3 实验失败判据67
• 5.3.4 可靠性评估67-68
• 5.4 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 田常录,郑长卿,文健;线性强化弹塑性裂纹尖端韧带线场[J];机械强度;2002年03期

2 吴嘉宁;阎绍泽;谢里阳;;基于RBD与FTA的航天器太阳翼可靠性分析[J];清华大学学报(自然科学版);2012年01期

3 陈念军;李方柱;;土的变形模量和压缩模量[J];武汉大学学报(工学版);2010年S1期

，

本文编号：1051502