著陸器足墊與月壤相互作用研究.pdf

1、作為地球唯一的自然衛(wèi)星，月球是探測外太空的理想平臺，擁有非常豐富的礦產(chǎn)資源。因此，對月球資源的探測與開發(fā)極其重要。世界各航天大國正在緊鑼密鼓地開展各自的探月計劃。為完成“繞”、“落”、“回”探測任務(wù)，我國也正在穩(wěn)健地實施以月面著陸與巡視為核心的探月二期計劃。實現(xiàn)探測器安全平穩(wěn)著陸是所有月面活動的前提。作為與月壤直接沖擊接觸的著陸器部件，足墊的力學(xué)響應(yīng)關(guān)系到著陸完全及后續(xù)工作的實施。因此，對著陸器足墊與月壤相互作用的研究意義重大。

2、　　 針對著陸過程的運動特性，作者開展了足墊與模擬月壤豎直方向和水平方向的試驗、理論和數(shù)值研究。在豎直方向上：基于自行研制的沖擊裝置開展了1/6模型試驗，獲得了寶貴的沖擊試驗成果；總結(jié)了現(xiàn)有的沖擊理論模型，結(jié)合試驗成果對不同簡化模型進(jìn)行了評價；通過室內(nèi)試驗得到了模擬月壤和接觸界面各方面的物理力學(xué)參數(shù)，成功建立了豎向沖擊三維動力有限元模型，獲得了足墊沖擊過程的動力響應(yīng)，將數(shù)值分析結(jié)果與試驗結(jié)果進(jìn)行對比，從而驗證了模型的合理性，揭示了足墊

3、對月壤的豎向沖擊作用。在水平方向上：基于對滑移數(shù)學(xué)力學(xué)模型的研究，利用自行研制的拖曳裝置，開展足墊水平滑移的模型試驗，揭示了四種不同因素對足墊水平滑移特性的影響。各章節(jié)研究內(nèi)容如下：
　　 1.總結(jié)了目前關(guān)于月壤、模擬月壤、結(jié)構(gòu)與月壤相互作用以及著陸緩沖機(jī)構(gòu)四方面的研究現(xiàn)狀，提出了本碩士論文的研究路線，目的在于揭示足墊與月壤的相互作用。
　　 2.總結(jié)了月壤的物理力學(xué)性質(zhì)，探討了模擬月壤的物理力學(xué)性質(zhì)，并與真實月壤進(jìn)行比

4、較?；谀枎靷惸Ｐ秃蛣蚰Ｐ偷难芯?，初步建立了模擬月壤的本構(gòu)模型，結(jié)合模擬月壤、福建中級砂和ISO標(biāo)準(zhǔn)砂的靜力三軸試驗成果，對該本構(gòu)模型進(jìn)行驗證。
　　 3.基于自行研制的沖擊模型試驗裝置，開展了著陸器足墊沖擊的1/6模型試驗，獲得了沖擊接觸瞬時足墊的動力響應(yīng)，測量了沖擊作用持續(xù)時間，進(jìn)一步得到了響應(yīng)峰值與沖擊動能的經(jīng)驗關(guān)系式。
　　 4.基于145組室內(nèi)單元體試驗成果，獲得了模擬月壤以及月壤-足墊界面的試驗參數(shù)，建立

5、了足墊豎向沖擊模擬月壤的三維有限元動力模型，從而獲得了足墊沖擊模擬月壤瞬時的動力響應(yīng)結(jié)果，通過與3中試驗結(jié)果進(jìn)行對比，進(jìn)一步驗證該方法和有限元模型的合理性。
　　 5.由于著陸器足墊的沖擊過程為剛體沖擊地基土體的過程，作者總結(jié)了截至目前學(xué)者針對此豎向沖擊過程主要的理論模型，并結(jié)合3中的試驗結(jié)果對各理論研究進(jìn)行綜合評價。
　　 6.利用自行研制的水平拖曳模型試驗裝置，針對模擬月壤的相對密實度、足墊的水平速度、轉(zhuǎn)動角度、刺入