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月球钻取采样钻头结构参数对力学性能的影响

发布时间:2018-04-16 15:24

  本文选题:月球 + 采样 ; 参考:《宇航学报》2015年12期


【摘要】:基于对螺旋钻头的输出月壤阻力、驱动力矩及月壤失效区的分析,建立了钻头的力学模型,该模型综合考虑切削具内外侧面与月壤之间的压力及摩擦力,考虑月壤侧向失效面的面载荷对钻头切削具周向力矩、总功耗及月壤失效距离的影响,数值仿真与试验结果校验了模型的正确性。在数值仿真过程中采用深层月壤本构关系的Mohr-Coulomb模型,使仿真更加符合月壤内摩擦角大于22°的真实情况。利用该模型分析并获得了钻头结构参数对切削具功耗和失效距离的影响规律,以钻头功耗最小为优化目标,用遗传算法对钻头结构参数进行了优化,优化结果降低了钻探过程中的烧钻风险。可为钻取式自动采样机构的钻头设计提供理论依据。
[Abstract]:Based on the analysis of the output lunar soil resistance, the driving moment and the failure zone of the lunar soil, the mechanical model of the bit is established. The model considers the pressure and friction between the cutting tool and the lunar soil.Considering the influence of the surface load of the lateral failure surface of lunar soil on the circumferential torque, total power consumption and the failure distance of the lunar soil, the validity of the model is verified by numerical simulation and experimental results.In the course of numerical simulation, the Mohr-Coulomb model of the deep lunar soil constitutive relation is adopted, which makes the simulation more accord with the real situation of the lunar soil internal friction angle greater than 22 掳.The influence of bit structure parameters on cutting tool power consumption and failure distance is analyzed and obtained by using this model. With the minimum bit power consumption as the optimization objective, the bit structure parameters are optimized by genetic algorithm.The optimization results reduce the risk of drilling.It can provide theoretical basis for drill bit design of drilling automatic sampling mechanism.
【作者单位】: 中国空间技术研究院总体部;北京理工大学机械与车辆学院;探月与航天工程中心;
【基金】:国家重大科技专项(TY3Q20110001)
【分类号】:P184;V476.3

【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 邓宗全;田野;唐德威;姜生元;全齐全;肖洪;;用于地外星体探测的一种新结构取心钻头研究[J];机械工程学报;2013年19期

相关博士学位论文 前1条

1 陈斌;基于模拟月壤的轮壤关系研究[D];吉林大学;2010年

【共引文献】

相关期刊论文 前6条

1 田野;;月球表层土壤初级包装装置研究[J];包装工程;2014年11期

2 蔡黄河;彭振斌;;以月球钻探为例探索地外星体钻探技术[J];科技视界;2015年16期

3 蒋明镜;戴永生;张q,

本文编号:1759516


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