磁敏性模拟月壤研制及基本特性试验研究

论文摘要

进入21世纪以来,全球性“月球热”再次迅猛升温,世界各国纷纷开始部署月球探测及开发计划,月球基地建设、矿产资源开发已成为现阶段深空探测重要任务和必然趋势。系统研究月壤性质,特别是月表小重力场环境下月壤力学和工程特性是月球开发当务之急。受限于缺乏原位月壤,现阶段月壤力学行为研究主要基于模拟月壤进行。本文在团队前期提出的土工磁拟重力场试验方法基础上,聚焦原位月壤特殊颗粒形状等物理力学特性,研制了既能有效模拟原位月壤基本物理力学特性、又能配合土工磁拟重力场试验方法有效模拟月球小重力场环境的磁敏性模拟月壤。首先,本文简要介绍了土工磁拟重力场试验方法基本原理及试验系统,并详细给出了与本文紧密相关的对磁敏性模拟月壤磁化特性及磁重力特性的要求;同时,通过大量搜集整理国内外文献,对原位月壤基本物理力学特性进行了详细概述,主要包括月壤几何特性、密度、压缩特性、抗剪特性等,并确定了模拟月壤研制的目标参数和量化评价指标。其次,结合原位月壤形成过程提出了以“高温烧结”和“冲击破碎”为核心的磁敏性模拟月壤研制技术线路,分别对应原始月球基岩形成过程及陨石撞击等冲击破碎月岩形成月壤的地质过程。具体地:以火山灰和四氧化三铁粉末为原料,经过预压成型、高温烧结、碳酸氢铵造孔等工艺,烧制出磁敏性重塑火山石;以磁敏性重塑火山石为原料,经过冲击破碎、筛分、干燥、混合等工序制备磁敏性模拟月壤。着重讨论了碳酸氢铵含量、烧结温度、破碎方法对模拟月壤制备的影响,并给出了合理的制样参数范围。最后,系统测试了磁敏性模拟月壤的基本物理力学性质,并与原位月壤进行深入对比。具体地:基于土工磁拟重力场试验系统测试了磁敏性模拟月壤的磁化特性;基于土工试验规范测试了比重和最大、最小干密度;通过筛分法和激光粒度分析仪测试了粒度分布;通过显微照相技术和图形分析软件获得了颗粒粒形参数;通过三轴试验研究了抗剪性,获得了峰值和临界抗剪强度指标;通过固结试验研究了压缩性,获得了压缩指数。结果表明,所研制的磁敏性模拟月壤较好地模拟了原位月壤的特殊颗粒形态、高抗剪强度、弱内聚力等特殊物理力学特性,并可以结合土工磁拟重力场试验方法有效模拟月球小重力场环境。该论文有图55幅,表26个,参考文献112篇。

论文目录

致谢

摘要

abstract

变量注释表

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 问题的提出

1.3 土工磁拟重力场试验方法

1.4 模拟月壤研究现状

1.5 研究内容及技术路线

2 原位月壤性质

2.1 组成

2.2 几何特性

2.3 比重、堆积密度、相对密实度

2.4 压缩特性

2.5 抗剪特性

2.6 本章小结

3 磁敏性模拟月壤研制

3.1 研制思路

3.2 高温烧结

3.3 研制步骤

3.4 参数分析

3.5 本章小结

4 基本物理性质

4.1 磁化及磁拟重力特性

4.2 密度

4.3 几何特性

4.4 本章小结

5 基本力学性质

5.1 抗剪特性

5.2 压缩特性

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简历

学位论文数据集

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 严康

导师: 周国庆,李瑞林

关键词: 模拟月壤,高温烧结,冲击破碎,颗粒形状,小重力场

来源: 中国矿业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 天文学,航空航天科学与工程

单位: 中国矿业大学

分类号: P184.5;V476.3

DOI: 10.27623/d.cnki.gzkyu.2019.000124

总页数: 93

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