Thesis Type:

Bachelor's Thesis

摘要:

随着人类月球探测活动的持续推进，月球原位资源利用已成为未来长期驻月任务的核心支撑，月壤的原位物理特性也因此成为领域内的研究热点。嫦娥六号月壤作为全球首份月球背面采样返回样品，其低重力环境下的堆积特性，是月球探测装备设计、原位资源利用方案制定的核心基础。然而，当前月壤的物性测量大多在地球实验室环境下完成，无法直接还原月球的低重力条件，因此通过离散元数值模拟方法开展相关研究，是解决这一问题的可行技术路径。<\p> 针对当前领域内颗粒形态精度低、未考虑真实级配特征等不足，本研究首先通过图像处理完成了月壤显微 CT 图像的分割与颗粒形态统计，明确了本次观测的嫦娥六号月壤样本，呈现出平均粒径小、颗粒形态不规则的特征；在此基础上，构建了基于真实颗粒形态的高保真离散元模型，采用 1/2 部分因子设计与最速上升法完成了接触参数的校准，使模拟休止角与实验值的相对误差控制在0.42%；最后，在校准参数的基础上开展了月球低重力环境下的休止角模拟，得到了月球重力下月壤静态休止角为55.714°，与地球重力下的结果仅存在约3°的小幅差异。进一步分析发现，该差异源于密度缩放法干扰、地月环境作用力差异未充分修正，二者共同掩盖了重力的真实影响；理论上真实月球低重力环境下，重力对月壤休止角的影响仍不可忽略，后续将开展修正后的无加速模拟验证结论。