月壤钻探取芯特性评价指标及影响因素研究

摘要

本课题针对我国探月工程三期的深层采样目标——在钻取采样装置低功耗钻进取芯的约束条件下,获取月面以下一定深度的月壤样品,并保持月壤样品的层理信息,使获得的月壤样品能够真实反映采样地点月壤的地质原貌,并利用返回器将月壤样品带回地球进行科学研究。本课题以取芯率、采样功耗、层理信息保持性为评价指标,利用效用函数法对深层月壤采样装置的综合性能建立评价体系,为月球深层钻取采样装置多方案筛选构建指导框架。论文重点分析了月壤钻探取芯特性的影响因素,为评价体系中指标类型的确定奠定基础。
　　建立了基于效用函数综合评价方法的深层月壤采样装置评价体系,利用该评价体系分析了三种采样装置备选方案的月壤钻探取芯特性。分别采用无量纲化方法、层次分析法、算术平均法解决了深层月壤采样装置评价体系中单项评价指标、权重值的确定以及合成模型选择的关键技术问题。
　　基于半无限空间圆孔位移场法,对切阻器贯入月壤引起土体层理信息扰动进行了理论分析,推导出了切阻器贯入月壤过程中引起土体的变形和应变的计算公式。通过试验方法得到了钻进规程参数变化对取芯质量、采样功耗的影响规律。
　　基于岩土力学理论得出钻头切削月壤的力学模型,分析了切削力随切削具前角、钻具与月壤摩擦角、切削深度、切削刃宽度、月壤内摩擦角等参数的变化趋势。
　　通过试验,验证了深层月壤采样装置评价体系的有效性。

目录

月壤钻探取芯特性评价指标及影响因素研究

Research on Evaluation of Lunar Soil Drilling-Sampling Characteristics and Influence Factors

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1课题来源及研究的目的和意义

1.2国内外地外天体钻取采样技术研究现状

1.3多指标综合评价方法概述

1.4本文的主要研究内容

第2章月壤钻探取芯评价指标体系的建立

2.1引言

2.2深层月壤采样装置简介

2.3综合评价指标体系理论问题研究

2.4效用函数综合评价方法研究

2.5月壤钻探取芯特性评价体系的构建

2.6本章小结

第3章月壤钻探取芯技术的影响因素研究

3.1引言

3.2切阻器贯入月壤引起层理信息扰动的理论分析

3.3钻进规程参数的理论研究

3.4钻头结构参数的研究与优化

3.5本章小结

第4章月壤钻探取芯评价体系的试验验证

4.1引言

4.2二级指标类型的确定

4.3基于效用函数的深层月壤采样装置评价实验

4.4AHP-模糊综合评价法在月壤钻探取芯评价体系中的应用

4.5基于BP神经网络的取芯率评价分析

4.6本章小结

结论

参考文献

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致谢