题目：月面巡视探测器车轮牵引特性的离散元分析与试验研究

月面巡视探测器行走机构的月面牵引特性和轮下土壤的复杂动力学行为是探测车行走机构研制和地面验证试验研究中的基础性工作。本文采用室内轮土交互作用试验和颗粒流数值仿真相结合的方法对轮土交互动力学、探测车车轮的牵引特性、轮下土体的破坏和变形等问题进行深入的研究，为探测车行走机构的设计和优化提供有价值的基础数据、分析思路和研究手段。提出了以吉林靖宇境内的火山喷发物质作为模拟月壤初始原料的模拟月壤配制方案，利用扫描电镜研究了模拟月壤的颗粒形状，通过X射线能谱分析检测了模拟月壤的化学元素组成；对模拟月壤的物理特性参数进行了测量；对模拟月壤的压缩性和剪切特性进行了试验研究，讨论了宏观土体力学特性的影响因素。设计研制了深空探测车车轮牵引特性试验台，对试验台的整体结构和测控系统进行了详细设计，添加了六分力传感器，能够对车轮挂钩牵引力、驱动转矩进行精确测量，从而实现对车轮牵引效率的分析。试验台为探测车行走机构结构的优化和牵引性能的评价提供了良好的研究平台。提出了较为系统的模拟月壤整备方法，设计了三种牵引载荷的施加方式，建立了较为完备的车轮牵引特性参数测量的试验方法，对多种不同轮齿类型的车轮进行牵引特性试验研究，讨论了车轮的结构参数和行驶参数对车轮牵引特性的影响。充分考虑模拟月壤的物理力学特性，利用颗粒流法中的接触刚度模型、阻尼模型、滑动模型以及非张力联接模型建立了可以反映模拟月壤细观力学结构的颗粒细观接触本构模型；充分考虑模拟月壤的颗粒形状、粒径级配、颗粒空间排列状态、颗粒间的摩擦等影响土体宏观力学特性的细观因素，以四种典型的模拟月壤颗粒几何形状作为建模的参考，提出了不规则模拟月壤颗粒群系统的生成策略；利用量纲分析与颗粒流双轴模拟压缩试验相结合的方法，获得了反映模拟月壤宏观力学特性的细观接触模型参数。利用颗粒流法从细观的角度对探测车车轮的牵引性能和轮土交互过程中土壤的动力学行为进行了分析研究，对探测车车轮在月面环境下的牵引性能做出预测，给出了轮齿结构的设计建议。