離散元法在月面建造力學分析中的研究及應用

摘要：【目的】為了深入了解月面建造過程中月壤的力學特性，評估月基裝備性能，優化月面建造作業，開展離散元法（discrete element method，DEM）在月壤接觸力學領域的應用調查研究，旨在利用離散元法為未來月球基地建設提供理論指導和技術支持?！狙芯楷F狀】基于地質勘探、資源采集及運輸、建造作業等月面原位建造任務場景，分析月壤顆粒的建模與參數標定，介紹月基裝備與月壤的接觸作用研究現狀，概述離散元法在鉆-壤作用模擬、鏟-壤作用模擬、輪-壤作用模擬及足-壤作用模擬中的應用，探討基于離散元法的天然月基承載力分析?！窘Y論與展望】提出降低幾何模型復雜度、優化粒間接觸模型及參數是提高宏觀尺度月壤離散元建模精度以應對大規模月面建造場景的有效方法。認為利用離散元法進行鏟挖式月壤采集裝置及足式月球車設計在未來可以為月面建造提供可靠的技術支持。面向月面建造，離散元法將在水冰資源利用、建筑物月面承載力分析等方面提供科學依據。

關鍵詞：月面建造；離散元法；月壤采集；月基裝備；承載力

中圖分類號：V11;TB4文獻標志碼：A

引用格式：

周誠，李浩然，夏一峰，等.離散元法在月面建造力學分析中的研究及應用[J].中國粉體技術，2024，30（4）：26-42.ZHOUChen，LIHaoran，XIAYifeng，etal.Research and application of DEM in mechanical analysis of lunar construction[J].China Powder Science and Technology，2024，30（4）：26-42.

作為距離地球最近的天體之一，月球長期以來備受科學家和太空探索者的密切關注。月面建造作為人類實現長期居住和探索月球的重要途徑之一，具有巨大的潛在價值?？紤]到地月發射的高昂成本，美國國家航空航天局提出了阿爾忒彌斯計劃3，旨在將原位資源利用作為月面基礎設施建設的關鍵技術路線，從而實現原位建造的目標?！?br>