月壤剖面柔性探尺贯入力学特性研究
发布时间：2023-11-27 19:08
本文针对月壤剖面探测任务,提出一种新型的潜入式探测器柔性探尺,该探测装置以薄片柔性尺为基体,搭载传感探测装置,以贯入的方式潜入月壤剖面。分析探尺贯入月壤的力学特性,确定探尺工作的负载包络条件。将探尺贯入的负载分为尺头阻力及尺身侧面摩擦阻力。基于承载力模型分析了尺头对前端月壤的失效滑移作用,得到尺头部分的作用阻力。利用小孔扩张理论分析探尺贯入后形成剖面孔洞对尺身的挤压作用,得到尺身侧面的摩擦阻力模型。利用贯入测试试验,得到了探尺贯入及拔出的阻力数据,验证贯入阻力模型,为探尺贯入系统设计提供理论依据。贯入后的探尺,在遇到岩石等障碍时,要克服本体刚度与剖面约束发生变形。为进一步探究探尺在遇到障碍物时,贯入负载阻力变化,建立剖面对探尺的约束作用模型。根据Manisfield理论,建立探尺本体刚度模型。基于极限平衡理论,分析探尺弯折、扭转作用时对剖面的失效作用力,得到探尺在变形时的贯入负载变化特性。利用贯入试验对变形时的负载力进行了验证。该模型为探尺的本体刚度设计提供理论基础。基于探尺与月壤的作用模型,提出以冲击作动的方式实现探尺的贯入。设计了以凸轮驱动的冲击夹持作动方案。根据碰撞弹簧理论及塑性...
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的目的和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究目的和意义
1.2 贯入式探测研究现状及分析
1.2.1 贯入式剖面探器测研究现状
1.2.2 剖面贯入机理研究现状
1.3 国内外文献综述的简析
1.4 课题的主要研究内容
第2章 探尺对月壤剖面的贯入研究及力学建模
2.1 引言
2.2 月壤剖面物理力学特性分析
2.2.1 月壤颗粒几何特性
2.2.2 月壤剖面物理特性
2.2.3 月壤剖面压缩特性
2.2.4 月壤剖面抗剪特性
2.3 柔性探尺系统工作原理
2.3.1 柔性探尺探测器基本组成
2.3.2 柔性探尺贯入过程受力分析
2.4 基于承载力理论的尺头阻力模型
2.4.1 尺头阻力作用分析
2.4.2 失效滑裂线分析
2.4.3 失效区受力分析
2.4.4 尺头受力分析
2.5 基于小孔扩张理论的尺身受力模型
2.5.1 尺身对月壤剖面作用简化假设
2.5.2 基于C形孔扩张的尺身受力模型
2.5.3 月壤剖面对尺侧的阻力分析
2.6 静力贯入试验研究
2.6.1 柔性尺贯入试验条件
2.6.2 基于实验的贯入阻力模型分析
2.6.3 探尺贯入影响因素分析
2.7 本章小结
第3章 柔性尺弯扭变形与剖面相互作用建模
3.1 引言
3.2 柔性尺变形特性
3.2.1 弯折扭转力矩与变形的关系
3.2.2 柔性尺曲率与变形角度关系
3.2.3 柔性尺变形特性分析
3.3 月壤剖面对柔性尺的弯折作用
3.3.1 柔性尺所受作用简化假设
3.3.2 地形对探尺的弯折作用
3.3.3 探尺弯折作用受力分析
3.4 月壤剖面对柔性尺的扭转作用
3.4.1 带偏转地形对探尺的变形作用
3.4.2 探尺对月壤剖面的扭转剪切
3.4.3 月壤与探尺扭转时的相互作用分析
3.5 探尺变形后的潜入状态分析
3.6 本章小结
第4章 冲击夹持式方案设计及冲击系统建模分析
4.1 引言
4.2 柔性探尺冲击作动方案设计
4.2.1 柔性探尺潜入作用系统设计要求
4.2.2 冲击贯入式探尺驱动方案
4.2.3 夹持方案设计
4.3 冲击作动系统建模及分析
4.3.1 冲击作动系统及作用分析
4.3.2 冲击锤撞击探尺过程建模
4.3.3 探尺对剖面的贯入分析
4.4 冲击夹持器研制及冲击特性试验研究
4.4.1 夹持器构型优选
4.4.2 夹持器冲击作动特性试验研究
4.5 本章小结
第5章 柔性探尺样机研制及试验研究
5.1 引言
5.2 柔性探尺本体设计
5.2.1 探尺本体基本构型
5.2.2 探尺构型参数优选设计
5.2.3 探尺本体构型
5.3 低反力目标作动系统缓冲设计
5.3.1 缓冲系统动力学方程
5.3.2 缓冲系统动态过程分析
5.4 柔性探尺探测器结构设计
5.4.1 样机结构总体布局
5.4.2 回转静压单元
5.4.3 冲击作动单元设计
5.4.4 探尺机架组成
5.4.5 探尺机械系统整体结构
5.5 柔性探尺探测器作动特性试验
5.5.1 柔性探尺空载输出测试
5.5.2 柔性探尺对模拟月壤的贯入测试
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
本文编号：3868399
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源及研究的目的和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究目的和意义
1.2 贯入式探测研究现状及分析
1.2.1 贯入式剖面探器测研究现状
1.2.2 剖面贯入机理研究现状
1.3 国内外文献综述的简析
1.4 课题的主要研究内容
第2章 探尺对月壤剖面的贯入研究及力学建模
2.1 引言
2.2 月壤剖面物理力学特性分析
2.2.1 月壤颗粒几何特性
2.2.2 月壤剖面物理特性
2.2.3 月壤剖面压缩特性
2.2.4 月壤剖面抗剪特性
2.3 柔性探尺系统工作原理
2.3.1 柔性探尺探测器基本组成
2.3.2 柔性探尺贯入过程受力分析
2.4 基于承载力理论的尺头阻力模型
2.4.1 尺头阻力作用分析
2.4.2 失效滑裂线分析
2.4.3 失效区受力分析
2.4.4 尺头受力分析
2.5 基于小孔扩张理论的尺身受力模型
2.5.1 尺身对月壤剖面作用简化假设
2.5.2 基于C形孔扩张的尺身受力模型
2.5.3 月壤剖面对尺侧的阻力分析
2.6 静力贯入试验研究
2.6.1 柔性尺贯入试验条件
2.6.2 基于实验的贯入阻力模型分析
2.6.3 探尺贯入影响因素分析
2.7 本章小结
第3章 柔性尺弯扭变形与剖面相互作用建模
3.1 引言
3.2 柔性尺变形特性
3.2.1 弯折扭转力矩与变形的关系
3.2.2 柔性尺曲率与变形角度关系
3.2.3 柔性尺变形特性分析
3.3 月壤剖面对柔性尺的弯折作用
3.3.1 柔性尺所受作用简化假设
3.3.2 地形对探尺的弯折作用
3.3.3 探尺弯折作用受力分析
3.4 月壤剖面对柔性尺的扭转作用
3.4.1 带偏转地形对探尺的变形作用
3.4.2 探尺对月壤剖面的扭转剪切
3.4.3 月壤与探尺扭转时的相互作用分析
3.5 探尺变形后的潜入状态分析
3.6 本章小结
第4章 冲击夹持式方案设计及冲击系统建模分析
4.1 引言
4.2 柔性探尺冲击作动方案设计
4.2.1 柔性探尺潜入作用系统设计要求
4.2.2 冲击贯入式探尺驱动方案
4.2.3 夹持方案设计
4.3 冲击作动系统建模及分析
4.3.1 冲击作动系统及作用分析
4.3.2 冲击锤撞击探尺过程建模
4.3.3 探尺对剖面的贯入分析
4.4 冲击夹持器研制及冲击特性试验研究
4.4.1 夹持器构型优选
4.4.2 夹持器冲击作动特性试验研究
4.5 本章小结
第5章 柔性探尺样机研制及试验研究
5.1 引言
5.2 柔性探尺本体设计
5.2.1 探尺本体基本构型
5.2.2 探尺构型参数优选设计
5.2.3 探尺本体构型
5.3 低反力目标作动系统缓冲设计
5.3.1 缓冲系统动力学方程
5.3.2 缓冲系统动态过程分析
5.4 柔性探尺探测器结构设计
5.4.1 样机结构总体布局
5.4.2 回转静压单元
5.4.3 冲击作动单元设计
5.4.4 探尺机架组成
5.4.5 探尺机械系统整体结构
5.5 柔性探尺探测器作动特性试验
5.5.1 柔性探尺空载输出测试
5.5.2 柔性探尺对模拟月壤的贯入测试
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
本文编号：3868399
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