国家自然科学基金(51105100) 作品数:4 被引量:18 H指数:3 相关作者: 赵阳 魏承 刘天喜 马亮 梁磊 更多>> 相关机构: 哈尔滨工业大学 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 国家教育部博士点基金 中国博士后科学基金 更多>> 相关领域: 航空宇航科学技术 天文地球 更多>>
浅表层月壤铲挖采样的振动减阻技术仿真研究 被引量:2 2013年 文章对振动铲挖技术在浅表层月壤采样过程中的适用性进行了研究。根据月壤宏观、细观参数,采用离散元法建立了月壤模型,对月球表面低重力低气压环境下的月壤应力-应变特性进行仿真,并结合采用Balovnev机-土交互模型描述的月壤铲挖阻力公式,对月壤的振动减阻机理进行了分析。在此基础上,通过向采样器施加不同振幅和频率的振动,开展了浅表层月壤铲挖仿真,给出了铲挖过程中不同振动参数与月壤采样阻力的关系。同时,通过对比不同工况下的月壤孔隙率,验证了月壤的振动铲挖减阻机理及适用性。 梁磊 魏承 赵阳关键词:铲斗 离散元方法 月壤钻采取样方式对样品层理的影响 被引量:5 2014年 针对月壤钻采任务,基于离散元月壤模型,分析了硬质管取芯与软袋取芯2种取样方式的层理保持特性,提出了曲面斜率法描述月壤样品的层理信息。该方法能够通过拟合曲面直观反映随钻深分布的各层月壤样品变形情况,并能够定量描述各层样品轻微扰动部分与层理破坏部分的分界范围,以及层理破坏趋势与程度。分析结果表明:取样袋能显著保护样品的层理信息,而硬质管取芯对外侧月壤样品层理破坏严重,且破坏层数较多,但层理破坏较轻微的样品直径范围与有取样袋工况差别不大。此外,2种工况下,表层月壤样品层理信息均破坏严重,说明了表层月壤具有较强的随动性。 刘天喜 魏承 马亮 赵阳小型采样器浅层月壤铲挖阻力预测及铲挖参数优选 被引量:5 2014年 研究了小型采样器在月表低气压低重力环境下对浅层月壤的铲挖阻力预测及参数优选问题。通过分析采样器铲斗—月壤间的相互作用,结合三轴试验仿真得出的月壤抗剪特性和弹塑性本构关系,分别对采样器的铲斗底面推移阻力和侧壁切削阻力进行了推导,实现了对月壤铲挖阻力的预测。在此基础上,以月壤铲挖阻力和收集速率为评价依据,针对0.2m深度以内的浅层月壤采样任务,利用自适应遗传算法确定了不同尺寸铲斗的最优铲挖参数。仿真结果表明,不同铲宽的月壤采样器均对应存在一个最优的铲挖深度和铲挖角,并且随着铲宽的增加,最优铲挖深度逐渐变大,最优铲挖角逐渐变小。 梁磊 赵志刚 赵阳关键词:自适应遗传算法 多目标优化 大颗粒岩块对月壤钻取过程的影响分析 被引量:8 2014年 针对月壤钻取采样过程中存在大颗粒岩块情况进行三维离散元动态仿真分析。建立考虑扭转、弯曲力矩及等效引力作用的新型三维离散元月壤模型,通过三轴仿真试验进行细观参数标定,得到黏聚力为0.90 k Pa,内摩擦角为42.25°的满足真实月壤宏观力学指标的仿真模型。针对月壤内层存在大颗粒情况设计4种采样工况分别进行仿真分析,监测大颗粒运动轨迹与采样效率,发现了"旋入效应"、"纵向运移效应"与"阻塞效应",仿真结果表明岩块粒径大小直接影响采样结果:当岩块粒径小于钻头"虚拟切削圆"时,其无论存在于任何位置对采样效率与后续样品缠绕收集均无明显影响;当岩块粒径大于"虚拟切削圆"时,阻塞现象严重,样品收集困难,极易导致采样失败。研究结论对月壤钻取采样控制设计与钻具结构设计具有重要的工程参考价值。 刘天喜 魏承 马亮 赵阳