利用有限元热应力计算方法对热事件月震成因的探讨

在前人工作的基础上,考虑月表向内吸收的太阳光照热量和向外释放的月球热辐射热量,以及与温度、深度相关的月壤热力学参数的非线性,开发了适合研究月壤温度、变形和热应力时空演化的热弹性耦合有限元并行程序,利用4组有限元模型研究不同的月壤特征厚度对月表温度、变形和热应力时空演化的影响。计算结果表明,月表月壤温度呈现1个月球日(29.5个地球日)的周期性变化,赤道月表的温度在100~385 K之间变化,变化幅度随深度增加指数衰减,影响深度约达50 cm。温度的周期性变化引起月表垂直位移也呈现上升和下降的周期性变化,以及月表水平正应力的挤压和拉张的周期性变化。总体而言,水平应力白昼是挤压,夜晚是拉张,其中拉应力增长速率最快的时刻是18:00,拉应力最大的时刻是06:00。月壤特征厚度对温度、水平正应力的时空分布的影响较大。热应力的量级有可能达到月表岩土抗张强度,张应力增长最快和幅值最大时段与观测到的月球浅表热事件发生的早晚频度较高相吻合。