本课题以我国探月工程三期为背景,以离散元理论为基础,建立月壤的细观本构模型,包含月壤颗粒间接触力学模型和月壤颗粒流动性模型。在此基础上,分别对月壤在硬质取样管和内翻式软质取样管内的填充特性进行了仿真分析。利用所搭建的压入式取样实验平台,分别进行了模拟月壤在硬质取样管和内翻式软质取样管填充实验研究。通过对月壤物理性质和力学性质分析,确定了使用各向同性球形模型模拟月壤颗粒的方法,建立了基于软球模型的球形月壤颗粒间接触力学模型和月壤颗粒的流动性模型。利用网格算法实现颗粒接触搜索,建立月壤颗粒细观本构模型的模拟计算流程。基于二维离散元仿真软件PFC2D,对月壤在硬质取样管内的填充特性进行了仿真与分析。通过合理假设将月壤填充模型简化为活塞模型,并利用指定孔隙率的方法建立了月壤颗粒仿真模型。根据仿真结果,分析了月壤颗粒粒径对填充特性的影响规律,分析了填充过程中月壤颗粒间力链的分布情况。仿真结果表明,月壤在硬质取样管内的填充过程,存在极限取样率问题。基于三维离散元仿真软件EDEM,对月壤在内翻式软质取样管内的填充特性进行了仿真与分析。利用指定粒径的方法建立月壤颗粒的仿真模型,利用EDEM的moving plane功能,建立软质取样管的放着模型。根据仿真结果,分析了样品层理信息保持性和取样率。仿真结果表明,内翻式软质取样管具有保持样品层理信息的能力,而且可以有效防止力链的生成,具有较高的取样率。搭建了压入式取样实验平台,对模拟月壤在硬质取样管内的填充过程分别进行了实验,分析了取样管直径和加载方式对填充特性的影响规律;对模拟月壤在内翻式软质取样管内的填充过程分别进行了实验,验证了软质取样管具有较高取样率的特性。实验结果与仿真分析结果相吻合。