月壤采样器钻头与月壤接触作用仿真与试验研究

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1、硕士学位论文月壤采样器钻头与月壤接触作用仿真与试验研究TheSimulationandExperimentalStudyonContactActionbetweenTheLunarSoilSamplingDrillandTheLunarSoil论文作者：李金辉学位类别：工程硕士领域名称：航天工程校内指导教师：蒋放副教授校外指导教师：殷参研究员庞勇工程师二〇一四年六月六日中图分类号：密级：公开UDC：学号：20120102北华航天工业学院硕士学位论文月壤采样器钻头与月壤接触作用仿真与试验研究TheSimulationandExperi

2、mentalStudyonContactActionbetweenTheLunarSoilSamplingDrillandTheLunarSoil论文作者：李金辉学位类别：工程硕士领域名称：航天工程校内指导教师：蒋放副教授校外指导教师：殷参研究员庞勇工程师二〇一四年六月六日学位论文原创性声明本人所提交的学位论文《月壤采样器钻头与月壤接触作用仿真与试验研究》，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的原创性成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，

3、均已在文中标明。本声明的法律后果由本人承担。论文作者（签名）：指导教师确认（签名）：年月日年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北华航天工业学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权北华航天工业学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）论文作者（签名）：指导教师（签名）：年月日年月日北华航天工业学院硕士学位论文摘要本课题来源于我国探月工程关键技术攻关项目，预计2017

4、年前后实现月球样品无人自主返回任务，采用钻取方式获取深层样品；采用了主动取芯机构，月壤突破钻具被动段意味80%概率获取了样品。在分析国外地外天体钻取采样技术基础上，结合我国土壤钻采技术，分析钻具在月壤钻取过程中所产生的影响，尤其钻具对月壤的挤压破坏，可靠取心关键在于月壤对钻头内孔被动段的突破贯入能力，本次研究不同构型钻头与月壤相互作用行为，研究压入与旋压力载特征、研究被动段高度等，提取不同钻头构型对月壤钻取采样的影响的规律。对月壤的物理力学特性进行研究，参考国外已经获得的月壤信息，结合国内各研究机构地面模拟月壤研究试验成果，运用土力

5、学试验及理论公式，得出模拟月壤的特性信息；将模拟月壤试验结果与真实月壤相比较，制备地面试验可用模拟月壤。建立了基于ABAQUS软件及有限元理论的月壤模型及月壤钻采取样机构基础构型钻头模型，进行了不同壁厚T型钻头及堵头的表层月壤钻取采样过程仿真。通过对不同构型钻头钻采取样过程仿真，获得更详细的不同基础构型钻头在钻采时的应力应变规律及月壤破坏、月壤干扰信息；对不同重力场下的钻进取样过程进行仿真，获得重力场与钻压力之间的规律曲线，提取重力影响因素及干扰信息。参考国外月壤钻采取样机构钻头构型信息，结合民用钻取采样机构钻头构型参数，抽象出基础

6、钻头构型及尺寸信息，设计几种基础构型的钻头，利用北京卫星制造厂试验平台进行表层月壤钻压力测量试验，根据试验数据及试验现象结合仿真规律总结不同基础构型钻头在钻采时所产生的影响，并对其作现象分析，总结月壤突破钻头内孔被动段影响因素规律，对钻头研制提供一定的工程支撑。关键字：月壤钻头构型钻采取样钻压力I月壤采样器钻头与月壤接触作用仿真与试验AbstractThesubjectispartoftheChina'slunarexplorationproject,thepaperanalyzesthedrillimpactintheproces

7、sofdrillinglunarsoil,whichisbasedonthelunarsoildrillsamplingofforeignandcombinedofcivilsoildrillingtechnology.especiallyfortheprocessofbreakingthroughthepassivesectionwhichisthemaximumrisksectionondestroyingandcoringthelunarsoil,andthepaperextractsthelawsofthecontactwh

8、ichthedifferentdrillsimpactonthelunarsoilsamplingbasedontheanalysisthespecialconditionsandthepowerload.Thepaperanalyz