月壤取芯钻具热特性有限元分析

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doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.06.007

1.
北京卫星制造厂, 北京 100094
2.
南阳师范学院机电工程学院, 南阳 473061
3.
哈尔滨工业大学材料学院, 哈尔滨 150001

基金项目:国家自然科学基金资助项目（51275129）

The Finite Element Analysis of Thermal Property for Lunar Soil-Drilling Sampler

1.
Beijing Spacecrafts, Beijing 100094, China
2.
Mechanical and Electric Engineering, Nanyang Normal University, Nanyang 473061, China
3.
Material Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China

摘要:根据取芯钻具的特点、使用情况以及空间环境要求，在简化模型的基础上，利用有限元分析方法研究了月壤取芯钻具的热特性。首先计算了取芯钻具在飞行阶段高、低温存储环境影响下的变形和应力分布；其次计算了取芯钻具在工作阶段不同钻进条件下的变形及应力分布情况，提取了关键点的温度和位移参数；最后研究了取芯软袋与取芯管之间的间隙变化情况。根据有限元分析得到的数据结果，证明了各部位选择的材料以及配合间隙等满足要求，可为未来工程应用提供理论依据。
- 取芯钻具/
- 存储状态/
- 工作状态/
- 月壤/
- 有限元分析
Abstract:According to the characteristic and service conditions of the core-drilling device and the requirement of space environment, the deformation and stress distribution of the device were computed at low and high temperatures in store stage with the finite element analysis method based on the simplified model, then deformation and stress distribution of the device under different drilling conditions were also computed, and the temperature and displacement of key points were obtained. Finally, the temperature of sealer and the tolerance between the core pipe and soft bag were also simulated and the tolerance. And the results show that the material of each component and the designed fit clearance can meet the engineering requirements. It can provide theoretical basis for future engineering application.
- soil-drilling sampler/
- store stage/
- service stage/
- lunar soil/
- finite element analysis

[1]	欧阳自远. 我国月球探测的总体科学目标与发展战略[J]. 地球科学进展, 2004, 19(3):351-358. OUYANG Z Y. Scientific objectives of Chinese lunar exploration project and development strategy[J]. Advance in Earth Sciences, 2004, 19(3):351-358.
[2]	刘天喜, 魏承, 马亮, 等. 月壤钻采取样方式对样品层理的影响[J]. 农业机械学报, 2014, 45(12):355-361. LIU T X, WEI C, MA L, et al. Influence of coring methods on sample bedding in lunar soil drill-sampling[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2014, 45(12):355-361.
[3]	欧阳自远, 张熇. 从人造卫星到月球探测器[M]. 上海:上海科技教育出版社, 2007:155-160. OUYANG Z Y, ZHANG H. From artificial satellites to lunar probes[M]. Shanghai:Shanghai Science and Technology Education Press, 2007:155-160.
[4]	李因武, 李建桥, 邹猛, 等. 月壤力学性质对月球车牵引性能影响的模拟[J]. 农业机械学报, 2009, 40(1):1-4. LI Y W, LI J Q, ZOU M, et al. Simulation of traction ability of lunar rover with different mechanics of lunar soil[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2009, 40(1):1-4.
[5]	JIANG M J, SHEN Z F, THORNTON C. Microscopic contact model of lunar regolith for high efficiency discrete element analyses[J]. Computers and Geotechnics, 2013(54):104-116.
[6]	蒋明镜, 郑敏, 王闯. 月壤双轴试验的剪切带离散元数值分析[J]. 岩土力学, 2012, 33(12):3801-3809. JIANG M J, ZHENG M, WANG C. Distinct element analysis of shear band of lunar soil in biaxial tests[J]. Rock and Soil Mechanics, 2012, 33(12):3801- 3809.
[7]	ZHAO C B. Computational simulation of frictional drill-bit movement in cemented granular materials[J]. Finite Elements in Analysis and Design, 2011, 47(8):877-885.
[8]	田野, 邓宗全, 唐德威, 等. 月球次表层钻取采样钻杆结构设计及有限元分析[J]. 机械制造, 2013, 51(12):2013, 7-10. TIAN Y, DENG Z Q, TANG D W, et al. Structure design and finite element analysis of auger in lunar soil drill-sampling device[J]. Machinery, 2013, 51(12):7-10.
[9]	田野, 邓宗全, 唐德威, 等. 月壤钻探采样装置中的钻杆结构参数优化设计及模拟试验[J]. 机械工程学报, 2012, 48(23):10-15. TIAN Y, DENG Z Q, TANG D W, et al. Structure parameters optimization and simulation experiment of auger in lunar soil drill-sampling device[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2012, 48(23):10-15.
[10]	赖小明, 白书欣, 赵曾, 等. 模拟月面环境钻进过程热特性研究[J]. 深空探测学报, 2016, 3(2):162-167. LAI X M, BAI S X, ZHAO Z, et al. Research on the thermal features of the drilling process under the simulated lunar surface environment[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2016, 3(2):162-167.

[1]	孙淼, 张鸿宇, 迟润强, 庞宝君, 肖俊孝, 范锦彪, 钱成, 卢孜筱, 姜生元.侵彻式月壤探测地面模拟试验研究. 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(2): 141-149.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210149
[2]	刘君巍, 汪恩良, 田野, 刘兴超, 唐亮, 崔江磊, 陶立军, 葛坦龙, 卢孜筱, 张伟伟, 唐钧跃, 姜生元.月壤水冰组构模拟及力学特性测试分析. 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(2): 134-140.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210153
[3]	肖俊孝, 庞宝君, 唐钧跃, 迟润强, 陈圣鹏, 刘君巍, 田野, 张伟伟, 姜生元.月壤水冰模拟样本SHPB试验及反射波特性分析. 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(2): 150-156.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210154
[4]	王庆功, 王超, 庞勇, 全晓军, 姚颖方, 赖小明, 姚伟.含冰星壤钻取密封与水资源提取转化技术研究. 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(6): 617-624.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20220067
[5]	张志恒, 唐钧跃, 张伟伟, 孙凤, 李鹏, 王储, 刘子恒, 贺怀宇, 刘冉冉, 马如奇, 姜生元.月壤微定量采样器设计与试验验证. 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(2): 165-172.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210148
[6]	钟世英, 岳茜茜, 凌道盛, 周浩, 韩润奇, 丛波日.月面松软地质环境下足式机器人足–壤滑移性能研究. 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(6): 1-9.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20220036
[7]	陈超, 徐瑞, 李朝玉.基于状态差异的火星巡视器快速任务规划修复方法. 深空探测学报(中英文）, 2021, 8(2): 124-131.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20200075
[8]	王迎春, 王国欣, 赵帆, 张鼐, 王书超.深层月壤钻取冗余绕组电机控制方法. 深空探测学报(中英文）, 2021, 8(3): 259-268.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20210014
[9]	庞勇, 王国欣, 汤滨, 王书超, 赵忠贤.月球浅层月壤螺旋钻具进芯机制设计. 深空探测学报(中英文）, 2021, 8(3): 252-258.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20210019
[10]	刘德赟, 张熇, 杨帅, 殷参, 张加波, 孙启臣, 赖小明.月球极区钻取采样技术. 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(3): 278-289.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191101008
[11]	陈化智, 刘荣凯, 马超, 姜生元.基于颗粒单向流动效应的手持式月壤取心装置设计. 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(2): 164-170.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20171124001
[12]	林云成, 李立犇, 赵振家, 张荣荣, 金聪, 邹猛.着陆器足垫冲击月壤动态行为离散元仿真分析. 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(2): 171-177.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20190313002
[13]	马超, 刘飞, 曾婷, 赵曾, 庞勇, 樊明旭, 姜生元.无轴螺旋式模拟月壤主动填充装置研制. 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(1): 57-62.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.01.009
[14]	金颢, 徐瑞, 崔平远, 朱圣英.基于状态转移图的启发式深空探测器任务规划方法. 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(4): 364-368.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.04.008
[15]	金颢, 徐瑞, 崔平远, 朱圣英.基于扩展状态深空探测器任务规划方法. 深空探测学报(中英文）, 2018, 5(6): 569-574.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.06.010
[16]	马超, 林晨, 赵曾, 钱成, 殷参, 潘秋月, 姜生元.施必牢螺纹在采样钻具防松连接中的应用研究. 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(2): 175-180.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.02.013
[17]	陈新民, 周天帅, 朱冬阁, 王建明.有限推力变轨的月球探测器发射轨道设计. 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(3): 253-261.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.03.009
[18]	沈毅, 王冬, 姜生元, 刘杰, 张伟伟, 陈化智, 邓宗全.月壤剖面冲击贯入式探测方案研究. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(3): 213-217.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.03.004
[19]	李朝玉, 徐瑞.一种基于时标状态的启发式航天器任务规划算法. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(1): 20-26.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.01.003
[20]	傅惠民, 娄泰山, 肖强.火星进入段探测器自校准状态估计. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(3): 224-228.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.03.006

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1. 北京卫星制造厂, 北京 100094
2. 南阳师范学院机电工程学院, 南阳 473061
3. 哈尔滨工业大学材料学院, 哈尔滨 150001

English Abstract

The Finite Element Analysis of Thermal Property for Lunar Soil-Drilling Sampler

1. Beijing Spacecrafts, Beijing 100094, China
2. Mechanical and Electric Engineering, Nanyang Normal University, Nanyang 473061, China
3. Material Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China

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1. 北京卫星制造厂, 北京 1000942. 南阳师范学院 机电工程学院, 南阳 4730613. 哈尔滨工业大学 材料学院, 哈尔滨 150001

English Abstract

The Finite Element Analysis of Thermal Property for Lunar Soil-Drilling Sampler

1. Beijing Spacecrafts, Beijing 100094, China2. Mechanical and Electric Engineering, Nanyang Normal University, Nanyang 473061, China3. Material Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China

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2. 南阳师范学院机电工程学院, 南阳 473061
3. 哈尔滨工业大学材料学院, 哈尔滨 150001

1. Beijing Spacecrafts, Beijing 100094, China
2. Mechanical and Electric Engineering, Nanyang Normal University, Nanyang 473061, China
3. Material Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China