题目：重力场对土壤可行驶性的影响分析及月壤力学参数的反求研究

月球表面相对较低的重力场不仅会影响月壤的物理、力学特性，还会影响月球车行走的可靠性与稳定性。本文以月壤的力学特性研究为基础，采用理论分析、模型试验、计算机仿真相结合的方法，围绕月球车的移动性能评估、月壤力学参数的就位测量以及环境重力场对土壤可行驶性的影响问题展开讨论。本文的主要工作包括：以月球车的移动性能为主要评价指标，结合已获知的原位月壤特性，对国内外地面力学领域中有关行星探测的研究工作进行总结。针对原位月壤的探测需求，制备了与原位月壤物理、力学性能相近的模拟月壤（简称BH模拟月壤），并基于贝氏仪测试原理设计了土壤承压/剪切特性测试仪，对BH模拟月壤的力学特性进行测试，获取了模拟月壤主要力学参数的分布范围。采用颗粒流法对刚性薄齿车轮在模拟月壤上的行驶状态和牵引性能进行仿真计算，将仿真结果与对应的土槽试验结果进行对比，验证了颗粒流法在轮-土交互作用分析中的有效性。在综合国内外相关研究成果的基础上，通过理论分析描述了重力场对土壤力学特性的影响情况，并以沙性BH模拟月壤和粘性MKS-1模拟月壤为研究对象，利用颗粒流法系统研究了行星表面低重力场对典型土壤可行驶性的影响。此外，利用颗粒流法建立了刚性薄齿车轮的爬坡模型，讨论了坡度和重力场对车轮爬坡牵引特性的影响情况。引入相似理论对月球车的轮-土交互作用进行研究，通过量纲分析确定了月壤-车轮交互系统的相似准则，建立了月壤-车轮交互作用的地面力学相似模型，并由此提出可用于预测月球车月面牵引性能的模型试验方法，利用颗粒流法对模型试验方法的准确性和有效性进行验证。针对月壤-车轮交互作用的应力分布特点和刚性带齿车轮的轮刺效应，改进并简化了传统光滑刚性轮的轮-土交互作用模型，提出了基于线性最小二乘法和非线性迭代法的参数反求方法。利用室内土槽试验数据对这两种算法的有效性进行验证，总结了两种算法的主要特点。