题目：轮式月面巡视探测器牵引通过性的细观力学研究

月面巡视探测器移动性能地面验证技术是中国探月二期工程亟待解决的关键问题。本文以刚性车轮—模拟月壤交互作用为研究对象，采用理论分析、模型试验、计算机仿真相结合的方法，从细观角度分析车轮月面牵引通过性的影响因素，揭示车轮行驶中出现滑转和动态下陷的细观机理。针对模型试验和计算机仿真中对就位月壤地形准确模拟的需求，本文提出一种模拟月壤的制备和评价方法，并基于颗粒流仿真分析法探讨不规则形状颗粒群系统的生成策略和模拟月壤颗粒的细观分析模型确定方法。首先，系统概括月壤的形成和演化过程、矿物组成、粒径级配、颗粒形态特征以及月壤宏观力学特性，并基于Mandelbrot提出的分形理论，采用累积分布法、分规法、周长—面积法分析月壤细观结构的分形特征，为系统研制不同登月点的模拟月壤提供数据参考。针对轮式月面巡视探测器牵引通过性地面模型试验对行驶地形环境的要求，本文提出利用强烈火山活动带附近的新鲜火山沉积物制备模拟月壤的方法，并在实验室中对模拟土的物理特性进行测量和修正。利用一维固结试验和三轴压缩试验，测量、验证模拟月壤的压缩性和剪切特性，并分析粒径级配、颗粒矿物组成、初始孔隙比、颗粒表面粗糙度以及试验围压等因素对土体宏观强度的影响，为准确模拟登月点就位月壤的结构性提供试验数据。利用深空探测车移动性能实验台和模拟月壤物质，对刚性车轮—模拟月壤交互作用进行模型试验测量，获得轮—土动态行为的定性、定量试验数据，并分析轮上载荷、车轮转速、轮齿形状、滑转率等试验参数对车轮牵引通过性的影响作用。基于模拟月壤SEM照片和三轴压缩试验数据，提出不规则形状模拟月壤颗粒群系统的生成策略和细观接触本构模型，采用颗粒流柔性边界双轴压缩试验模拟和量纲分析相结合的方法确定细观模型参数，并利用直剪试验模拟验证所得参数的合理性。采用颗粒群系统分层放大法和参数化车轮模型，从细观角度分析轮—土交互作用的动态行为，探讨重力加速度、车轮结构参数的影响作用。