伴随着国际新一轮的探月热潮，新的探索手段和探测工具的研发逐步受到重视。欧洲空间局（ESA）与若干大学合作，率先尝试模仿某种树蜂的产卵过程来研发一种新型的太空钻孔装置。本论文紧随这一研究动态，着力于为钻孔装置建立星壤的数值模型，尤其是月壤模型，为将来利用该模型进行钻孔过程的数值模拟、最终优化钻孔装置的设计做基础研究和技术支持，以期对我国的探月工程提供预研和参考。在构建月壤数值模型和进行钻孔模拟的过程中，本文主要采用SPH方法（Smoothed ParticleHydrodynamics）在LS-DYNA中进行数值研究，并辅以相应的对比实验。为了先易后难，逐步完善该数值材料模型，本文首先对某型沙子进行大量的实验研究和数值分析，确定了该沙子数值模型的基本参数设置，并验证了SPH方法模拟大变形和大位移等复杂非线性过程的稳定性，进而类比该过程取得了月壤数值模型的相关设置，最后对仿生钻孔装置的钻孔过程进行了初步的数值模拟。在本文进行材料模型研究的具体工作中，首先是对SPH方法的理论研究，然后对沙子分两期做了压入和拔出等触探实验，共采用五个不同的触探头，记录了压入和拔出过程中触探头的受力曲线；与此同时，在分析了LS-DYNA中各个材料模型的特性和影响因素后，本文选取了最优的材料模型并在其基础上构造了沙子的数值模型，进行了触探头压入和拔出过程的数值模拟并和实验数据进行了对比，优化并完善了该材料模型；最终，根据公开发表的月壤触探实验数据，本文将完善后的沙子模型优化改进为能反映月壤特性的月壤模型，并用其对已有的仿生钻头的钻孔过程进行了初步模拟。