基于SPH方法的月壤數(shù)值模型研究.pdf

1、伴隨著國(guó)際新一輪的探月熱潮，新的探索手段和探測(cè)工具的研發(fā)逐步受到重視。歐洲空間局（ESA）與若干大學(xué)合作，率先嘗試模仿某種樹蜂的產(chǎn)卵過程來研發(fā)一種新型的太空鉆孔裝置。本論文緊隨這一研究動(dòng)態(tài)，著力于為鉆孔裝置建立星壤的數(shù)值模型，尤其是月壤模型，為將來利用該模型進(jìn)行鉆孔過程的數(shù)值模擬、最終優(yōu)化鉆孔裝置的設(shè)計(jì)做基礎(chǔ)研究和技術(shù)支持，以期對(duì)我國(guó)的探月工程提供預(yù)研和參考。
　　在構(gòu)建月壤數(shù)值模型和進(jìn)行鉆孔模擬的過程中，本文主要采用SPH方法（

2、SmoothedParticleHydrodynamics）在LS-DYNA中進(jìn)行數(shù)值研究，并輔以相應(yīng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。為了先易后難，逐步完善該數(shù)值材料模型，本文首先對(duì)某型沙子進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值分析，確定了該沙子數(shù)值模型的基本參數(shù)設(shè)置，并驗(yàn)證了SPH方法模擬大變形和大位移等復(fù)雜非線性過程的穩(wěn)定性，進(jìn)而類比該過程取得了月壤數(shù)值模型的相關(guān)設(shè)置，最后對(duì)仿生鉆孔裝置的鉆孔過程進(jìn)行了初步的數(shù)值模擬。
　　在本文進(jìn)行材料模型研究的具體工作中，

3、首先是對(duì)SPH方法的理論研究，然后對(duì)沙子分兩期做了壓入和拔出等觸探實(shí)驗(yàn)，共采用五個(gè)不同的觸探頭，記錄了壓入和拔出過程中觸探頭的受力曲線；與此同時(shí)，在分析了LS-DYNA中各個(gè)材料模型的特性和影響因素后，本文選取了最優(yōu)的材料模型并在其基礎(chǔ)上構(gòu)造了沙子的數(shù)值模型，進(jìn)行了觸探頭壓入和拔出過程的數(shù)值模擬并和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，優(yōu)化并完善了該材料模型；最終，根據(jù)公開發(fā)表的月壤觸探實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本文將完善后的沙子模型優(yōu)化改進(jìn)為能反映月壤特性的月壤模型，