Influence of lunar regolith compressibility on sampling performance of thick wall spiral drills

A 2 m class robotic drill was sent to the Moon and successfully collected and returned regolith samples in late 2020 by China. It was a typical thick wall spiral drill (TWSD) with a hollow auger containing a complex coring system to retain subsurface regolith samples. Before the robotic drill was launched, a series of laboratory tests were carried out to investigate and predict the possible drilling loads it may encounter in the lunar environment. This work presents how the sampling performance of the TWSD is affected by the regolith compressibility. Experiments and analysis during the drilling and sampling process in a simulated lunar regolith environment were conducted. The compressibility of a typical lunar regolith simulant (LRS) was measured through uni-directional compression tests to study the relationship between its inner regolith stress and bulk density. A theoretical model was established to elucidate the cutting discharge behavior by auger flights based on the aforementioned relationship. Experiments were conducted with the LRS, and the results show that the sampling performance is greatly affected by the flux of the drilled cuttings into the spiral flight channels. This work helped in scheduling reasonable drilling parameters to promote the sampling performance of the robotic drill in the Chinese Chang'E 5 mission.     

描述碳纳米管内水分子单链的深度学习势

碳纳米管通道内的受限水具有与体相水截然不同的物理力学性质。当纳米管直径低至约0.8 nm时，通道内水分子形成与生物水通道内类似的单链结构，并显现出极高的流速和离子排斥能力。尽管基于经验势的分子动力学模拟在揭示单链水的奇特行为方面发挥了重要作用，但其模拟结果通常依赖于水模型和壁面-水作用参数选取。本文以从头算分子动力学计算结果为数据集，通过深度神经网络训练获得描述碳纳米管内单链水的深度学习势。基于深度学习势的分子动力学模拟在势能和原子受力方面具有近似第一性原理水平的准确性但低得多的计算成本，能准确重现从头算分子动力学得到的单链水性质，包括O-H键长、H-O-H键角、取向角和密度分布等。此外，本文对比了该深度学习势与常用经典水模型所得结果的异同。本文所构建的深度学习势为以接近第一性原理的准确性进行碳纳米管内单链水体系的大尺寸、长时间模拟提供了可能。     

考虑尺寸效应的缺口疲劳寿命预测方法

利用试样缺口根部归一化应力的分布规律，在考虑应力梯度的缺口疲劳寿命预测方法的基础上，着重考虑尺寸效应对缺口疲劳寿命的影响，构建了综合考虑平均应力、应力梯度和尺寸效应的缺口疲劳寿命预测方法.利用已有的TC4合金缺口疲劳试验数据对所发展的方法进行了验证，并与常用的几种局部应力应变法的寿命预测结果进行了对比分析.结果表明:所对比的几种局部应力应变法的寿命预测结果过于保守，而所发展的缺口疲劳寿命预测方法的预测结果几乎全在3倍分散带以内，且大多数预测结果在2倍分散带以内.      

基于LCD-ICA的水声信号降噪方法

针对水下目标信号易受噪声影响、信噪分离难的问题,提出一种基于 LCD和 ICA分析相结合的水声信号降噪方法,给出了该方法在水声降噪领域中应用原理和方法步骤；并通过仿真信号,验证了该方法在水声信噪分离中的有效性。结果表明,采用文中所提的方法能够有效降低噪声干扰,提高目标检测的可靠性。     

大气环境监测卫星地方时控制策略优化

针对大气环境监测卫星地方时的控制和优化问题，从太阳同步轨道卫星的地方时漂移规律入手，建立了地方时漂移估计模型，给出了通过改变倾角来调节地方时漂移的控制策略。在此基础上，采用遗传算法对控制策略进行了优化，讨论了相关算子的选择，最终得到了燃料有限情况下的最优控制曲线。优化结果表明:不限燃料情况下，大气环境监测卫星可通过寿命内一次倾角控制实现小于6.6 min的地方时偏差。此外，为了保证地方时偏差小于15 min的指标要求，卫星至少需要进行一次0.07°的倾角控制。     

局部特征尺度分解改进算法

针对局部特征尺度分解估计包络曲线时未考虑其凹凸性的问题,提出了一种改进的算法。首先,利用3次样条插值方法进行均值点估计,结合前向以及后向插值2种方法,给出了双向形式;其次,参照标准算法,给出了具体的改进算法实现步骤;最后,通过仿真实例验证了有效性。     

缠绕复合材料壳体爆破压强的预测

针对缠绕复合材料壳体在内压作用下的破坏问题，基于连续损伤介质力学方法，建立了一种缠绕复合材料渐进损伤破坏分析模型。模型中考虑了纤维破坏、基体损伤和纤维/基体开裂3种破坏模式，并针对缠绕复合材料面内剪切非线性的实际，建立了面内剪切非线性模型。通过子程序UMAT将模型嵌入ABAQUS/Standard中，对含缺口缠绕复合材料试件拉伸过程进行了仿真计算，验证了模型的正确性。采用该模型对缠绕复合材料壳体的水压破坏过程进行了仿真分析，结果表明:内压作用下缠绕复合材料的最终破坏是由于纤维断裂导致的，且纤维破坏主要出现在环向层，基体破坏主要出现在纵向层。