月壤钻取与整形过程中样品层理保持特性分析

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1、第26卷第2期航天器工程V01．26No．21111堑!旦量!垒篁兰篁堡垒三三三兰鱼!型兰兰曼!墼鱼!!月壤钻取与整形过程中样品层理保持特性分析张利新1(1北京卫星制造厂刘天喜2张鼐1王迎春1马亮，北京100094)(2哈尔滨工业大学，哈尔滨150001)摘要基于离散元方法建立了考虑颗粒间扭转、弯曲力矩及等效引力作用的三维离散元月壤模型，利用三轴仿真试验标定模型细观参数，得到满足真实月壤宏观力学特性的仿真模型。对月壤钻取和整形过程进行了仿真设计，提出了“分层概率法”，以每层月壤在运动过程中向邻层错动的概率评价层理保持特性。由仿真结果可知：月壤钻进取样过程中样品层理信息会遭到

2、钻取和整形两次破坏，二者破坏程度相当，且越靠近表层层理信息破坏越严重。分层概率法可有效描述月壤钻取与整形过程月壤样品的层理信息破坏情况，分析结果可为月壤采样机构设计提供参考。关键词月壤采样；离散元模型；钻取过程；整形过程；层理保持特性中图分类号：V447．1文献标志码：ADOI：lo．3969／j．issn．1673—8748．2017．02．007AnalysisonStratificationRetentionCharacteristicsinLunarSoilDrillingandShapingProcessZHANGLixinlLIUTianxi2ZHANGNail

3、WANGYingchunlMALian92(1BeijingSpacecrafts，Beijing100094，China)(2HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：Athree—dimensionallunarso订particlecontactmodelhasbeenbuiltusingthediscreteelementmethod．ThismodelincludesthebendingandtwistingmomentandequivalentgraVitybe—tweenanytwo1una

4、rso订particles．Thetri—axialsimulationtesthasbeenusedtocalibratethemi—croscopicparametersofthemodel．Themacroscopicmechanicalpropertiesofthemodelarethesamewiththatofthetruelunarsoil．Simulationsforthedrillingprocessandshapingprocessaredesigned，and”stratifiedprobab订itymethod”isproposedtoanalyze

5、thelunarso订samples’strati—ficationretentioncharacteristicsbytheprobabilityofparticlesineachlayertoneighboredlayersinthem。tionprocess．Simulationresultsshowthatinthe1unarsoilsamplingprocess，thestrati—ficationinformationisdestroyedtwice，bydrillingandshapingprocessesrespectively，andtheleV—elso

6、fthetwoprocessesaresimilar．Thestratificationinformationofthe1unarsoilsamplemoreclosetothesurfaceisdamagedmoreseriously．Stratifiedprobabilitymethodcandescribethesamplestratificationdestructionofthelunarsoildrilhngandshapingprocess，andtheanalysisre—sultshaveimportantreferencevalueforthelunar

7、soilsampIingmechanismdesign．Keywords：1unarregolith；discreteelementmodel；deepsampling；shapingprocess；stratificationretentjoncharacterjstjcs收稿日期：2016—12—13；修回日期：2017一02—27基金项目：国家自然科学基金(51605114，U1637208)作者简介：张利新，男，博士研究生，高级工程师，从事飞行器总体技术、结构与机构技术研究。Email：zhanglixin