[发明专利]一种工程用模拟月壤的材料

说明书

技术领域

本发明涉及月球探索工程技术领域。

背景技术

为保证我国的月球探索工程能够安全有效并顺利的开展，应在各项月球探索工程开展之前利用已有知识对月面环境进行模拟，而月壤是人类探月过程中所直接接触到的物体，所以有关月壤的相关力学特性的研究显得尤为重要。鉴于地球上所保存的月壤数量有限，在开展月壤力学特性研究时无法采用真实月壤进行试验。因此，工程用模拟月壤的材料是对月壤力学性质认知的前提，是确保月球探索工程安全顺利完成的重要保障。

目前我国针对模拟月壤的研究还处于起步阶段，尚缺乏第一手的试验资料，因此还需要大量的模拟月壤来进行相关的试验。若采用传统的火山灰为原料的模拟月壤制备方法，除了具有制作成本高、不易获取的缺点外，由于地球上水分和氧气的作用，现存的火山灰绝大多数都存在不同程度的风化现象，严重的影响模拟月壤的力学特性。

发明内容

本发明目的在于公开一种工程用模拟月壤材料，该模拟月壤没有按常规的火山灰为原料，而是以安徽凤阳石英砂为原料易于配置且价格低廉，从而保证研制出的模拟月壤力学特性稳定，且可用以大批量生产进行模拟月壤力学特性的试验研究。

本发明给出的技术方案为：

一种工程用模拟月壤材料，其特征在于，该模拟月壤由安徽凤阳石英砂作为其原料，按照不同粒径的模拟月壤材料的质量百分比进行配置，不同粒径区间组分各自为：

大于20目（包括20目）的石英砂占2.0±0.2%，

20目--40目（包括40目）的石英砂占5.0±0.2%，

40目--50目（包括50目）的石英砂占5.5±0.2%，

50目--60目（包括60目）的石英砂占3.0±0.2%，

60目--70目（包括70目）的石英砂占4.5±0.2%，

70目--120目（包括120目）的石英砂占20.5±0.2%，

120目--325目（包括325目）的石英砂占20.5±0.2%，

小于325目的石英砂占30.0±0.2%，

余量是水且保证含水量小于2%；

所配置的模拟月壤的干密度为1.36g/cm3~1.58g/cm3，孔隙比为0.68~0.95。

根据月球表面缺少水分的事情，将的环境将模拟月壤按照上述质量分数进行配置后需用烘箱进行烘干处理，对烘干后的模拟月壤进行随机抽样进行含水量的监测，并保证成平的模拟月壤的含水量少于2%。

本发明模拟月壤采用筛分法控制不同粒径区间模拟月壤的质量百分比，所配置的模拟月壤的最大干密度为1.58g/cm³，对应的最小孔隙比为0.68；最小干密度为1.36g/cm³，对应的最大孔隙比为0.95。

上述技术方案表征出的模拟月壤的级配特征与真实月壤相似，其内摩擦角、粘聚力以及剪胀性均与真实月壤相似。

本发明有益效果：采用造价低廉的石英砂研制模拟月壤，所发明的模拟月壤力学参数与真实月壤基本相似，具有实用性。

附图说明

图1为本发明材料的级配曲线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明技术方案作进一步说明。

本发明工程用模拟月壤的材料是以安徽凤阳石英砂为原料，严格按照真实月壤级配所研制，其级配曲线如图1所示。具体实施例，按照不同粒径的模拟月壤材料的质量百分比进行配置，不同粒径区间组分各自为：

大于20目（包括20目）的石英砂占1.9%，

20目--40目（包括40目）的石英砂占4.9%，

40目--50目（包括50目）的石英砂占5.5%，

50目--60目（包括60目）的石英砂占2.8%，

60目--70目（包括70目）的石英砂占4.5%，

70目--120目（包括120目）的石英砂占20.6%，

120目--325目（包括325目）的石英砂占20.5%，

小于325目的石英砂占30.1%，

余量是水为0。

采用筛分法控制不同粒径区间模拟月壤的质量百分比，与JSC-1A模拟月壤相比，本发明的模拟月壤控制了小于0.075mm以下颗粒的级配关系。

本发明的模拟月壤的最大干密度为1.58g/cm³，对应的最小孔隙比为0.68；最小干密度为1.36g/cm³，对应的最大孔隙比为0.95。与现有的模拟月壤相比，本发明的模拟月壤的内摩擦角约36度，采用容易获得且价格低廉的石英砂为原料，可以进行大批量的生产，能够满足对月球表面月壤流动特性进行模拟实验。