模拟月壤铺粉过程DEM数值仿真

作者：李雯^*; 徐可宁; 黄勇; 胡文颖; 王道宽

来源：北京航空航天大学学报, 2020, 46(10): 1863-1873.

DOI：10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0443

• 月球探测
• 模拟月壤
• 增材制造
• 离散单元方法(DEM)
• 叠加球模型

空基激光选区熔化(SLM)技术与原位资源利用(ISRU)概念结合,有望解决地外大规模基地建设的工程难题。SLM铺粉过程对成形件性能和质量有重要影响。基于非球形粒子叠加球模型方法,建立模拟月壤颗粒几何模型;基于线性弹簧-阻尼接触作用模型、Hamaker理论及牛顿运动定律,建立颗粒动力学模型;采用三维离散单元方法(DEM)及软球模型,进行不同工况下模拟月壤在铺粉过程中的流变特性研究。结果显示:所提模型和方法能开展指定工况和环境参数的模拟月壤颗粒系统流动性和堆积行为数值仿真研究;月面低重力环境导致粉床表面粗糙度变大、堆积密度和平均配位数变小;通过降低铺粉速度和优化刮刀型面,可以有效改善月基铺粉的粉床质量,获得更密实和均匀的粉床结构。

• 单位
  北京大学; 北京航空航天大学; 中国航空发动机研究院