复杂条件下月壤与探测器相互作用的机理研究

月球着陆器在月面安全平稳着陆、月球车安全行驶正常测试是我国月球探测二期计划中的重要研究内容之一，其核心问题之一是各复杂条件下月壤与探测器的相互作用机理问题。本课题拟从室内试验、物理模型、微观模型和离散元数值模拟着手，对数种不利条件下的该机理问题进行研究。首先制备符合真实月壤上下限宏观物理力学特性的两种模拟月壤，对其进行室内常规与复杂应力路径试验；接着进行着陆器足垫、月球车和静力贯入仪与模拟月壤相互作用的物理模型试验，测其各种力学响应；然后在试验资料的基础上，建立月壤的微观力学模型；再将该模型引入到离散元程序中，运用该程序模拟各室内试验以及着陆器足垫在月壤上的着陆、月球车轮在月壤上的行驶和贯入仪在月壤中的压入三种过程，并与试验资料进行对比分析；最后采用该离散元程序分析在月球真空条件和重力场下的月壤与探测器相互作用机理。本课题具有较高的学术和工程应用价值，将使我国在这方面的研究处于国际前沿。

月球着陆器在月面安全平稳着陆、 月球车安全行驶正常测试是我国月球探测二期计划中的重要研究内容之一，其核心问题之一是各复杂条件下月壤与探测器的相互作用机理问题。本课题从室内试验、物理模型、微观模型和离散元数值模拟着手，对数种不利条件下的该机理问题进行研究。首先采用传统的室内常规试验和与离散元数值模拟相结合的方法，制备符合真实月壤上下限宏观物理力学特性的模拟月壤，并建立了考虑颗粒形状和月壤表面环境的离散元微观接触模型，该模型可以较好地模拟真实月壤高内摩擦角和有附加粘聚力的力学特性；接着分别进行着陆器足垫、月球车和静力贯入仪与模拟月壤相互作用的物理模型试验，测试其各种宏观力学响应，而后在试验资料的基础上，采用离散元数值模拟的方法分别模拟了着陆器足垫在月壤上的着陆、月球车轮在月壤上的行驶和贯入仪在月壤中的压入三种过程，并与试验宏观响应进行对比分析，进一步揭示了月壤与各探测器间的微观机理；最后采用该离散元程序分析在月球真空条件和低重力场下的月壤与探测器相互作用机理。本课题具有较高的学术和工程应用价值，将使我国在这方面的研究处于国际前沿。