Discrete Element Modeling of Cone Penetration in JSC-1A Lunar Regolith Simulant
Notice bibliographique
Résumé
NASA plans to return back to the Moon for a long term presence and use of the Moon as a launch station for further space exploration to other planets. This scenario increases the importance of determining the geotechnical properties of the lunar surface. However, due to the limited availability of lunar regolith and its high scientific value, a simulant material which closely matches the composition and grain size distribution and other characteristics of the lunar regolith has become an indispensable need to benefit in hardware development as well as estimating lunar regolith properties. Therefore, JSC-1A lunar regolith simulant, which was produced by Orbitec Company under the guidance of NASA, was provided for researchers to investigate soil parameters. Previous studies about JSC-1A utilized from conventional laboratory experiments. This thesis aims to examine the behavior of JSC-1A and auxiliary Ottawa sand against cone penetration testing (CPT). CPT is a fast and reliable method to characterize soil properties. Experimental work is augmented with numerical simulation to take advantage of powerful capabilities of discrete element method (DEM). Experimental work is mainly composed of two sets of tests. Firstly, CPT is conducted on JSC-1A in the field using a CPT truck and soil classification and internal friction angle analyses were estimated based on the test results. However, the limited data and high boundary effects on the container made a strong case to provide reliable reference for DEM simulations. Therefore, miniature CPT experiments were conducted for JSC-1A and Ottawa sand with distinctive densities using two size cylindrical containers. Ottawa sand which is a uniform silica sand is also included in the analysis to obtain supplementary data. Finally, DEM in 3D was used to model the response of two soils to cone penetration. Microscale changes such as contact force, displacement, velocity and stress variation of individual soil particles were monitored throughout the simulation process. In conclusion, CPT results show that each soil exhibits a characteristic response to cone penetration under different conditions. Its response is affected by various parameters such as soil density, boundary conditions, homogeneity, grain size and shape. It was found that boundary condition influence the results significantly. DEM results have a good agreement with laboratory experiments except the fluctuations in simulation data. The penetration of the cone produces a considerable variation in velocity and displacement field. Contact forces and deformation pattern of the granular material are mainly governed by the relative position of particles
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».