基于離散元理論的月塵顆粒接觸力學(xué)特性研究.pdf

1、月塵是月球表面附著的粉末狀物質(zhì)，由于具有較強(qiáng)的黏附性和靜電特性，月塵容易在月球探測器各裝置的表面上沉積，并有可能進(jìn)入機(jī)構(gòu)間隙，造成設(shè)備堵塞、機(jī)構(gòu)卡死等問題。目前常用的顆粒接觸力學(xué)本構(gòu)模型將顆粒簡化為光滑、均質(zhì)的球形顆粒，不能對不規(guī)則月塵顆粒的接觸特性進(jìn)行合理描述，無法反應(yīng)月塵顆粒進(jìn)入機(jī)構(gòu)間隙后的真實(shí)作用情況。基于以上問題，本文結(jié)合月塵性質(zhì)對現(xiàn)有接觸力學(xué)模型進(jìn)行改進(jìn)，提出基于形狀描述的月塵顆粒接觸力學(xué)模型，并利用該模型進(jìn)行月塵顆粒對運(yùn)動副

2、運(yùn)動特性的影響研究。
　　結(jié)合月塵性質(zhì)對現(xiàn)有接觸力學(xué)模型局限性進(jìn)行分析和改進(jìn)，將不規(guī)則形狀引入力學(xué)模型中，對月塵顆粒進(jìn)行基于分形理論的形狀建模和基于傅里葉理論的形狀建模，同時對兩種建模方法進(jìn)行比較和選用，最終得到月塵顆粒形狀描述數(shù)學(xué)模型。此外，進(jìn)行模擬月塵樣品顆粒圖像采集，對得到的顆粒二維投影輪廓圖像進(jìn)行后處理和分布統(tǒng)計，得到模擬月塵顆粒形狀分布概率模型。
　　在月塵顆粒形狀描述數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上建立基于形狀描述的不規(guī)則月塵顆粒

3、接觸力學(xué)模型，并通過月塵顆粒法向力學(xué)特性測試試驗(yàn)對其加以驗(yàn)證。利用基于形狀描述的不規(guī)則顆粒接觸力學(xué)模型對不規(guī)則顆粒進(jìn)行球顆粒等效，提出基于分段函數(shù)擬合的等效算法，并通過離散元軟件二次開發(fā)平臺編寫力學(xué)模型插件，驗(yàn)證算法可靠性。
　　采用不規(guī)則顆粒等效模型并按照模擬月塵顆粒形狀分布概率生成大量顆粒，進(jìn)行月塵顆粒對運(yùn)動副運(yùn)動特性影響的離散元仿真，通過仿真過程中轉(zhuǎn)矩變化判斷是否出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，同時對比輪軸掩埋試驗(yàn)結(jié)果，分析仿真結(jié)果正確性。最