地外环境效应下土-具相互作用的离散元模拟
软凝聚态物质
2019-03-13 v1 地球物理
摘要
与地球环境不同，恶劣的月球环境条件包括较低重力加速度、超高真空以及白天（夜间）的高（低）温。本文聚焦于上述特征对土壤切削试验（一种简化的挖掘试验）的影响，以降低月球挖掘任务的风险。在不同环境条件下分析了土壤行为与刀具性能。结果表明：（1）切削阻力与能耗随重力线性增加。由于力臂减小，低重力场中弯矩具有更大的增长率；（2）由于月球环境下土壤强度升高，切削阻力、能耗与弯矩显著增加，尤其在低重力场中。在月球环境下，由范德华力效应引起的切削阻力、弯矩与能耗占比显著。因此，在规划月球挖掘时应将其考虑在内。进而，考虑到挖掘机与月球表面间的最大摩擦力与重力加速度成正比，在地球上高效工作的同一挖掘机可能无法在月球上正常工作。
引用
@article{arxiv.1903.04821,
title = {DEM simulation of soil-tool interaction under extraterrestrial environmental effects},
author = {Mingjing Jiang and Banglu Xi and Marcos Arroyo and Alfonso Rodriguez-Dono},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.04821},
year = {2019}
}