我国探月工程（三期）的主要任务是获取月球表层及深层月壤并返回地球，其中深层月壤是指以钻取方式获取的月表以下2米深的月壤样品。取芯组件在整个深层月壤取芯过程中直接接触深层月壤，其特性对深层月壤取芯任务的成败起着关键性作用。本文针对软袋取芯方式，为实现取芯组件功能性、高可靠性设计，借助理论分析、仿真和试验等手段，分别开展了软袋取芯力学模型建立、月壤剪胀特性对提芯保持力影响分析、取芯软袋爬行现象分析以及封口组件封口性能试验等方面的研究工作，为取芯组件的研制提供了理论依据。本文基于理论力学、材料力学、土力学等相关理论，通过引入取芯软袋运动过程特征参数，建立了软袋取芯力学模型。为验证模型的正确性，采用钻取采样测试平台开展了试验验证。该力学模型不但描述了取芯过程中软袋取芯力的变化趋势，而且解释了取芯过程中软袋所受到的最大取芯力，对取芯软袋特性参数的制定、整型缠绕电机的选型等具有重要的工程指导意义。基于土力学剪胀特性原理、三相草图法及应力状态分析，对月壤由钻头进入软袋内腔后的体积变化以及该变化对软袋径向作用力的影响展开理论研究，完成了月壤受剪时应变增量方程的建立以及径向力增量的求解，给出了月壤剪胀特性对提芯保持力及取芯软袋轴向强度的影响分析。该理论成果可进一步完善取芯软袋轴向抗拉强度制定，指导进尺电机选型，优化取芯机构等。结合钻进过程中取芯软袋与保持芯管间的摩擦运动特性以及软袋拉绳的材料特性，分析了深层月壤取芯过程中软袋的爬行机理，建立了一次爬行微分单元内软袋爬行运动的数学模型。借助MATLAB仿真软件对影响爬行运动的参数进行了仿真分析，提出了软袋爬行现象的判定条件。同时分析了取芯组件轴向弹性对取芯率的影响，为后续深入研究指明了方向。设计研制出封口性能综合试验台，开展了软袋系扣封口的性能测试——封口力对封口破坏力影响测试、封口拉索物理外观形式对封口破坏力影响测试、软袋系扣封口抗振能力测试。结合测试结果分析得出了能够满足使用要求时系扣式封口关键输入参数的取值范围。此外，本文还针对不同模拟月壤展开了封口力与软袋端部截面收缩率的试验研究。