月壤剖面柔性探尺冲击贯入力学特性研究

发布时间：2022-12-04 06:59

　　月球作为地球最为邻近的天体,具有广阔的科学探索前景与资源开发应用价值。在目前的月球探测技术手段中,着陆贯入式探测技术以其对月壤扰动小、与探测剖面贴合、探测数据原位的优势,成为最具研究价值的探测技术之一。本课题以我国月壤剖面探测为背景,针对一种新型的以柔性尺为贯入体的贯入式探测器,将其冲击贯入过程分为冲击加载、冲击传递和冲击作用三个过程,对各过程进行解耦建模分析研究,为提高装置性能指标、分析装置对月壤剖面的贯入能力等工程目标提供理论基础。在冲击加载过程,本文建立并分析冲击加载系统各工作阶段的力学模型,确定衡量指标和约束条件,进行参数优化和基于Abaqus的仿真验证;在冲击传递过程,本文基于柔性尺切向弯曲力学特性模型,建立了考虑柔性尺弯曲失稳的冲击传递力学模型,以此提出柔性尺抗变形能力的衡量指标和基于Abaqus的仿真验证以及提高柔性尺抗变形能力的构型设计效果分析;在冲击作用过程,本文建立了基于承载力理论的冲击作用过程贯入头阻力模型,并对模型进行了考虑挤密现象的修正,并通过实验求解和验证;最后,本文综合前文研究结论,对柔性探尺的冲击贯入能力进行分析,得出柔性探尺对月壤的贯入能力的理论推测和... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景和意义
    1.3 国内外研究现状及分析
        1.3.1 贯入式探测器研究现状
        1.3.2 贯入机理研究现状
    1.4 国内外文献综述的简析
    1.5 主要研究内容
第2章 冲击加载过程的建模分析及参数优化
    2.1 引言
    2.2 冲击加载系统各工作阶段建模分析
        2.2.1 储能释放阶段建模分析
        2.2.2 冲击加载阶段建模分析
        2.2.3 复位阶段建模分析
    2.3 冲击加载系统参数优化
        2.3.1 评价指标和约束条件
        2.3.2 参数优化求解结果
    2.4 基于有限元仿真的理论模型及参数优化验证
        2.4.1 仿真设计
        2.4.2 理论模型验证
        2.4.3 参数优化结果验证
    2.5 本章小结
第3章 冲击传递过程的建模分析及柔性尺构型设计
    3.1 引言
    3.2 柔性尺弯曲力学特性模型及分析
        3.2.1 柔性尺构型参数
        3.2.2 柔性尺弯曲力学特性模型
        3.2.3 柔性尺临界抗弯刚度
    3.3 柔性尺冲击传递力学特性模型及分析
        3.3.1 不考虑柔性尺弯曲失稳的轴向冲击传递力学模型
        3.3.2 考虑柔性尺切向弯曲失稳的修正模型
        3.3.3 冲击传递过程边界条件及评价指标
    3.4 边界条件对冲击传递过程的影响分析
        3.4.1 月壤阻力对冲击传递过程的影响
        3.4.2 冲击加载偏差角对冲击传递过程的影响
        3.4.3 月壤剖面偏差角对冲击传递过程的影响
        3.4.4 柔性尺构型参数对冲击传递过程的影响
    3.5 基于有限元仿真的理论模型验证
        3.5.1 仿真设计
        3.5.2 柔性尺切向、轴向失稳理论模型验证
    3.6 基于有限元仿真的柔性尺构型设计
        3.6.1 构型及仿真设计
        3.6.2 柔性尺构型设计结果
    3.7 本章小结
第4章 冲击作用过程的系统建模分析
    4.1 引言
    4.2 月壤的物理及力学特性
        4.2.1 月壤的物理特性
        4.2.2 月壤的力学特性
    4.3 冲击作用过程贯入头阻力模型
        4.3.1 贯入头构型参数
        4.3.2 不考虑挤密现象的贯入头阻力模型
        4.3.3 考虑挤密现象的修正模型
    4.4 基于实验的模型求解及验证
        4.4.1 实验设计
        4.4.2 基于实验的模型求解
        4.4.3 基于实验的模型验证
    4.5 本章小结
第5章 柔性探尺的冲击贯入能力分析
    5.1 引言
    5.2 对月壤的贯入能力分析
        5.2.1 冲击阻力比
        5.2.2 贯入能力分析
        5.2.3 基于实验的贯入能力分析验证
    5.3 对月岩的适应能力分析
        5.3.1 月岩几何、物理参数
        5.3.2 贯入头月岩相互作用模型
        5.3.3 贯入头与月岩的相互作用过程分析
        5.3.4 对月岩的适应能力分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]月壤剖面冲击贯入式探测方案研究[J]. 沈毅,王冬,姜生元,刘杰,张伟伟,陈化智,邓宗全.  深空探测学报. 2015(03)
[2]月岩采样及其物理力学特性调研分析[J]. 李斌斌,周琴,何录忠,杜垚森.  探矿工程(岩土钻掘工程). 2015(05)
[3]孔穴扩张理论对静力触探锥尖阻力一般解的推导[J]. 毛玉坤.  山西建筑. 2014(11)
[4]基于承载力理论的锥头阻力理论分析方法评价[J]. 韩巍,吕凤良.  农业科技与装备. 2008(01)
[5]月壤的物理和机械性质[J]. 郑永春,欧阳自远,王世杰,邹永廖.  矿物岩石. 2004(04)
[6]静力触探锥头阻力的近似理论与实验研究进展[J]. 崔新壮,丁桦.  力学进展. 2004(02)

硕士论文
[1]基于圆孔扩张理论的静压有孔管桩挤土效应分析[D]. 易飞.南昌航空大学 2015



本文编号：3707805