基于SPH方法的月壤數(shù)值模型研究.pdf

1、伴隨著國際新一輪的探月熱潮，新的探索手段和探測工具的研發(fā)逐步受到重視。歐洲空間局（ESA）與若干大學(xué)合作，率先嘗試模仿某種樹蜂的產(chǎn)卵過程來研發(fā)一種新型的太空鉆孔裝置。本論文緊隨這一研究動態(tài)，著力于為鉆孔裝置建立星壤的數(shù)值模型，尤其是月壤模型，為將來利用該模型進行鉆孔過程的數(shù)值模擬、最終優(yōu)化鉆孔裝置的設(shè)計做基礎(chǔ)研究和技術(shù)支持，以期對我國的探月工程提供預(yù)研和參考。
　　在構(gòu)建月壤數(shù)值模型和進行鉆孔模擬的過程中，本文主要采用SPH方法（

2、SmoothedParticleHydrodynamics）在LS-DYNA中進行數(shù)值研究，并輔以相應(yīng)的對比實驗。為了先易后難，逐步完善該數(shù)值材料模型，本文首先對某型沙子進行大量的實驗研究和數(shù)值分析，確定了該沙子數(shù)值模型的基本參數(shù)設(shè)置，并驗證了SPH方法模擬大變形和大位移等復(fù)雜非線性過程的穩(wěn)定性，進而類比該過程取得了月壤數(shù)值模型的相關(guān)設(shè)置，最后對仿生鉆孔裝置的鉆孔過程進行了初步的數(shù)值模擬。
　　在本文進行材料模型研究的具體工作中，

3、首先是對SPH方法的理論研究，然后對沙子分兩期做了壓入和拔出等觸探實驗，共采用五個不同的觸探頭，記錄了壓入和拔出過程中觸探頭的受力曲線；與此同時，在分析了LS-DYNA中各個材料模型的特性和影響因素后，本文選取了最優(yōu)的材料模型并在其基礎(chǔ)上構(gòu)造了沙子的數(shù)值模型，進行了觸探頭壓入和拔出過程的數(shù)值模擬并和實驗數(shù)據(jù)進行了對比，優(yōu)化并完善了該材料模型；最終，根據(jù)公開發(fā)表的月壤觸探實驗數(shù)據(jù)，本文將完善后的沙子模型優(yōu)化改進為能反映月壤特性的月壤模型，