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(cè)外太空的理想平臺(tái)，擁有非常豐富的礦產(chǎn)資源。因此，對(duì)月球資源的探測(cè)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(jì)劃。為完成“繞”、“落”、“回”探測(cè)任務(wù)，我國也正在穩(wěn)健地實(shí)施以月面著陸與巡視為核心的探月二期計(jì)劃。實(shí)現(xiàn)探測(cè)器安全平穩(wěn)著陸是所有月面活動(dòng)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(shí)施。因此，對(duì)著陸器足墊與月壤相互作用的研究意義重大。

2、　　 針對(duì)著陸過程的運(yùn)動(dòng)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(yàn)、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(yàn)，獲得了寶貴的沖擊試驗(yàn)成果；總結(jié)了現(xiàn)有的沖擊理論模型，結(jié)合試驗(yàn)成果對(duì)不同簡化模型進(jìn)行了評(píng)價(jià)；通過室內(nèi)試驗(yàn)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(dòng)力有限元模型，獲得了足墊沖擊過程的動(dòng)力響應(yīng)，將數(shù)值分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而驗(yàn)證了模型的合理性，揭示了足墊

3、對(duì)月壤的豎向沖擊作用。在水平方向上：基于對(duì)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(yàn)，揭示了四種不同因素對(duì)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(shí)月壤進(jìn)行比

4、較。基于摩爾庫倫模型和劍橋模型的研究，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(jí)砂和ISO標(biāo)準(zhǔn)砂的靜力三軸試驗(yàn)成果，對(duì)該本構(gòu)模型進(jìn)行驗(yàn)證。
　　 3.基于自行研制的沖擊模型試驗(yàn)裝置，開展了著陸器足墊沖擊的1/6模型試驗(yàn)，獲得了沖擊接觸瞬時(shí)足墊的動(dòng)力響應(yīng)，測(cè)量了沖擊作用持續(xù)時(shí)間，進(jìn)一步得到了響應(yīng)峰值與沖擊動(dòng)能的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。
　　 4.基于145組室內(nèi)單元體試驗(yàn)成果，獲得了模擬月壤以及月壤-足墊界面的試驗(yàn)參數(shù)，建立

5、了足墊豎向沖擊模擬月壤的三維有限元?jiǎng)恿δＰ?，從而獲得了足墊沖擊模擬月壤瞬時(shí)的動(dòng)力響應(yīng)結(jié)果，通過與3中試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)一步驗(yàn)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(duì)此豎向沖擊過程主要的理論模型，并結(jié)合3中的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)各理論研究進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。
　　 6.利用自行研制的水平拖曳模型試驗(yàn)裝置，針對(duì)模擬月壤的相對(duì)密實(shí)度、足墊的水平速度、轉(zhuǎn)動(dòng)角度、刺入