模拟月壤的渗水力模型试验研究

发布时间：2017-12-09 20:07

  本文关键词：模拟月壤的渗水力模型试验研究

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【摘要】：我国进行探月工程,对于开发空间资源、维护和平以及增强综合国力具有深远的意义。月球车在月球上行走、月壤的原位勘察测试取样以及月球基地的建设,都需要我们对人工装置与月壤相互作用问题有明确的认识。月壤的物理力学性质和工程性质对这些问题有非常重要的影响。在地球上研究上述相互作用问题需要重视不同重力场对模拟月壤工程性质的影响。 本文选用过0.5mm筛的吉林靖宇黑色火山灰作为模拟月壤的原料,它能够较好地模拟真实月壤的主要物理力学性质。对模拟月壤进行了干土和饱和三轴剪切试验,获得了一些基本的物理力学参数。 本文采用的自制渗水力模型试验装置由试验箱、测量记录装置、试验台等几个部分构成,通过该模型试验装置来研究不同重力场对载荷板系统、圆管系统和拉板系统等月面探测器简化人工装置与模拟月壤相互作用的影响。在1/6g、1g、2g和6g模拟重力场下所进行的试验表明:不同重力场对同一尺寸的人工装置的影响较为明显。随着模拟重力场的增大,在载荷板、圆管、和拉板达到相同位移时候所受的力、压强等也相应的增大,但它们的增大倍数不同于重力场的增大倍数。边界效应对模型有一定影响,以圆管贯入为例,在相同的模拟重力场和尺寸情况下,中心圆管受力要比距离中心10cm处的略大一些。对于圆管贯入的剪切应力,2g和6g重力场下,小圆管剪切强度是迅速达到峰值后逐渐趋于稳定状态,而中圆管和大圆管的剪切强度则在开始发展缓慢,直到贯入达到一定的深度后才开始增加,并保持增加趋势。在1/6g重力场下,剪切强度从开始一直呈现增长趋势,直到达到峰值后稳定;在1g重力场下,在初始阶段,小圆管和中圆管剪切强度迅速达到启动强度后降低并趋于稳定,而大圆管则在贯入达到一定深度才后开始缓慢增加。拉板在拉出土体时的净拉力峰值与相应加速度存在较好的线性关系,但是与理论值还有较大的差距。 本文的研究结论,可为在地球上研究月球车、勘探装置与模拟月壤相互作用以及月球基地的建设提供一定的参考。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：P184

【参考文献】

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本文编号：1271666