着陆器足垫冲击月壤动态行为离散元仿真分析

研究着陆器与月壤的相互作用对着陆稳定性、安全性和着陆机构设计具有重要的意义。建立了具有角度的着陆器足垫冲击月壤的动态作用力学模型,并通过离散单元法分析了足垫在0°、8°、15°和22°冲击角度和1 m/s、2 m/s和4 m/s冲击速度下月壤的动态变化情况,得出了在冲击速度4 m/s、冲击角度为0°时,冲击力最大为5 080.6 N;在竖向位移相同的情况下,冲击角度越大冲击力越小。另外,足垫冲击月壤角度越大对月壤的压实作用越小,其中22°时,前后孔隙率变化为26.5%。冲击角度一定时,速度越大对月壤的压实较滞后,而压实程度较大,冲击速度为4 m/s时,前后孔隙率变化为78.1%。研究结果对着陆机构设计和着陆控制具有参考意义。

基于月面表取采样触月压痕的月壤力学状态分析

以表取采样机械臂的触月传感组件与月表接触留下的压痕为研究对象,通过监视相机提取压痕的几何特征参数,结合偏最小支持向量机(LSSVM)建立评估月壤力学状态模型。采集压痕试验数据264组,按力学状态把数据随机划分为建模组和验证组,以压痕的深度、长边长、压痕周长和面积为输入变量,建立LSSVM模型,验证组预测精度分别为93.75%、83.33%和87.50%。结果表明,该模型可作为一种有效的判别手段,为表取采样深度的确定提供参考。

基于触月压痕的表层月壤力学状态试验分析

以触月传感器触月压痕为研究对象,通过压痕的几何特征参数和触月压力,结合最小二乘法建立了采样区域表层月壤的承压模型,确定了表层月壤的软硬程度。应用3种模拟月壤(CE5_1、CE5_2、CE5_3),以相对密实度为依据,把模拟月壤整备为松软、中密和高密3种状态。共采集试验数据264组,每种模拟月壤的试验数据按照3∶2的比例随机划分为建模组和预测组。预测组中预测正应力与实际正应力的相关系数分别为0.985、0.965和0.971。结果表明,该模型可以对表层月壤的承压能力进行评估,用于判别表层月壤的软硬程度,为表取采样深度的确定提供参考。