中文摘要：

我国探月工程三期目标要实现月表钻探取样，月球和地球环境差异很大，受火箭搭载能力的限制，所采用的钻进机具特殊，月壤的物理力学特性复杂，对钻进过程具有重要影响。通过对美国和前苏联采取的月壤样本以及取样机具进行调研，制备出模拟月壤，对模拟月壤进行地面实钻试验，实时监测回转转速、进尺速度、钻压、扭矩和功率等，建立模拟月壤的物理力学参数同钻进规程参数关系的数学模型。通过离散元法对月壤的钻进过程进行数值模拟，研究月壤颗粒在螺旋叶片上和取芯管内的运动规律，揭示钻进过程中的排粉机理以及月壤特性、钻进规程参数对取芯率的影响机理。运用经典力学理论和相似性原理，通过改变重力加速度的值为地球重力加速度的1/6,将数学模型推演到月球微重力环境下，分析实际月球钻进过程中月壤与机具的相互作用机理，并对钻具的结构参数、钻进规程参数进行优化，为提高钻进效率、提高月壤采取率，确保采样过程顺利进行提供重要的理论基础和科学依据。