月表采樣返回是探月活動(dòng)中具有重要意義的一環(huán),我國(guó)月面無(wú)人自主采樣任務(wù)的主要目標(biāo)是獲取月表以下2m深且具有連續(xù)層理信息的月壤樣品并返回地球,研究表明由于月壤形成過(guò)程的特殊性,使月壤具有不同于地球土壤的物理力學(xué)特性,鉆具底端月壤材料的不同會(huì)對(duì)鉆取采樣工作造成影響。以采樣鉆具的外徑和進(jìn)樣口直徑尺寸為參考標(biāo)準(zhǔn),把月壤分為代表性的小尺度均質(zhì)月壤、臨界尺度顆粒月壤和大尺度月巖三種,分別代表三種鉆進(jìn)工況。通過(guò)對(duì)三種模擬月壤進(jìn)行沖擊試驗(yàn)和仿真,研究反射波在鉆具中傳播特性,通過(guò)本文研究為無(wú)人自主鉆取采樣工作中鉆具底端月壤工況識(shí)別提供參考�；趶椥粤W(xué)、材料力學(xué)和波動(dòng)力學(xué)理論建立了沖擊作用下鉆具與月壤相互作用關(guān)系模型。將月壤鉆進(jìn)取芯工況按照月壤粒徑分布劃分為均質(zhì)月壤、臨界尺度顆粒和巖石三類,推導(dǎo)了沖擊作用下應(yīng)力波在鉆具中傳播的速度與應(yīng)力變化關(guān)系方程,分析了兩者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,解釋了應(yīng)力波在不同介質(zhì)界面間傳播的原理和特點(diǎn),得到了應(yīng)力波在不同介質(zhì)界面間的傳播規(guī)律。利用有限元軟件對(duì)鉆具與月壤接觸的沖擊過(guò)程進(jìn)行仿真模擬,分別開(kāi)展了空載沖擊、均質(zhì)月壤沖擊、臨界尺度顆粒沖擊和月巖沖擊的研究工作,得到了應(yīng)力波反射波在不同...

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1前蘇聯(lián)Luna16/20探測(cè)器示意圖

自二十世紀(jì)五十年代前蘇聯(lián)發(fā)射世界上第一個(gè)無(wú)人月球探測(cè)器以來(lái),人類已成功地對(duì)月球、火星、彗星和小行星進(jìn)行了軟著陸地質(zhì)調(diào)查和樣品采集,地外無(wú)人自主鉆取采樣技術(shù)也隨之發(fā)展。1970-1976年,前蘇聯(lián)先后發(fā)射Luna-16/20/24三個(gè)月球無(wú)人自動(dòng)鉆取采樣返回探測(cè)器,這三種探測(cè)器直接....

圖1-2前蘇聯(lián)Luna-24探測(cè)器采集的月壤實(shí)物圖

圖1-1前蘇聯(lián)Luna16/20探測(cè)器示意圖Luna-16、20探測(cè)器如圖1-1所示,實(shí)現(xiàn)了月面淺層樣品的采集。其中,Luna-16鉆進(jìn)深度僅為350mm,采集返回的完整巖心樣品僅為101g[20];Luna-20由于著陸點(diǎn)的改變,發(fā)生了一些故障,最終鉆進(jìn)深度為250mm,在后1....

圖1-3宇航員手持電動(dòng)鉆機(jī)取樣示意圖

20世紀(jì)70年代,美國(guó)成功實(shí)現(xiàn)了6次載人登月活動(dòng),獲得了2196個(gè)單獨(dú)月壤樣品,總重量為381.7kg,其中Apollo11號(hào)載人飛船在1969年7月16日實(shí)現(xiàn)了人類歷史上首次載人登月并成功的采集月壤樣品返回[25,26]。與前蘇聯(lián)月面鉆取采樣不同的是,美國(guó)Apollo系列采用....

圖1-4 Apollo系列月面采樣實(shí)景及取回月壤圖

圖1-3宇航員手持電動(dòng)鉆機(jī)取樣示意圖20世紀(jì)70年代中期,全世界月球探測(cè)活動(dòng)進(jìn)入“冷寂期”。直到1989年7月20日,為紀(jì)念“阿波羅”飛船登月20周年,美國(guó)前總統(tǒng)喬治·布什提出了重返月球計(jì)劃,在此期間,日本于1990年成功發(fā)射其首個(gè)月球探測(cè)器“飛天”(HITEN)。隨后,美國(guó)發(fā)射....

本文編號(hào)：4046364