技术详细介绍
颗粒材料广泛存在于自然界和人类生活和生产活 动中。对其力学性质的研究不仅是当前力学学科的重 要基础科学问题之一，也与诸多工程科学技术的发展 密切相关，包括沙漠环境下的仿生机器人技术，冲击 防护工程，地质灾害防护等。围绕我国探月工程重大 项目需求，研究课题组近年来系统开展了与月壤采样 密切相关的颗粒物质动态力学性质及其螺旋输动力学 行为等方面的研究。研究成果不仅为我国航天工程实 现提供了可靠的技术保障，而且在颗粒材料力学理论 研究方面取得了一些重要基础性成果。课题组发表在Nature Communications ±的研 究工作证实了颗粒材料具有复杂流体的典型特征。通过准静态压入实验，定量表征了介入体在颗粒材料中的 阻力-深度特征曲线。并从理论上了证实：通过引入一 个与颗粒材料内摩擦角相关联的比例系数，流体力学中 的经典阿基米德定律能够用来描述颗粒流的准静态阻力。 即介入体准静态运动时所受阻力正比于颗粒密度和排开 的材料体积。修正后的阿基米德定律中的比例系数是颗 粒材料内摩擦角的强非线性函数。该理论结果不仅能够 被课题组自身的实验所证实，而且能够被已有文献的实 验结果所验证。该项研究不仅在颗粒材料理论研究方面具有重要的 理论价值，而且已应用到探月工程月壤采样钻采工艺规 程设计当中。