月壤表取采样过程离散元仿真分析平台研究

摘要

在月球表取采样系统优化设计的研究中,月球表取采样系统的设计需要计算采取月壤的质量以及采样过程中易受到月壤阻力的影响,进而确定系统储备的功率大小以及是否能够达到采样的目标.月壤属于散体材料,在采样过程中形态和力学特性不断变化,连续介质力学和经典土力学理论将研究对象作为一个整体,只能解决极限平衡状态下的受力问题,不能处理散体材料大变形和连续变形的问题.为解决上述问题,提出运用三维离散元方法对月壤的采样过程进行数值仿真,建立月壤的物理力学模型以及不同采样机具的参数模型,在地球环境下对仿真结果进行验证,然后利用上述模型在月球环境下进行仿真和分析,得出低重力环境对采样过程的影响结果.离散元仿真分析平台可以为实际的月壤表取采样方案确定、采样机具结构设计、采样机具动力设计等提供重要的参考和依据.