文档介绍：目录
正面分析 2
模型简化 2
太阳能板组件 2
支架 3
支架L型支撑件 4
支架固定梁 4
整机固定座 5
局部细节 5
计算结果分析 6
整机应力分析 6
整机位移分析 9
L型支撑件子模型分析 11
支架固定梁子模型分析 12
侧面分析 13
总结 16
太阳能项目是室外安装,需要测试承受风力载荷的,风载荷为12级风45米/秒,
根据伯努力方程(P1/ρ+Z1+V1*V1/2g=c),可以导出:
P=*ρ*v*v=*mg*v*v/g; P为风压,ρ为流体密度,
v为流体速度55m/s,风压为,P=
正面分析
根据设计需求,假定风载荷是水平向的,太阳能板与载荷方向有degree30的夹角,,相当于每个太阳能板承受651N的载荷,本文分析的是安装12个太阳能板的一种支架承受风载荷的能力。
整机模型如图1所示,图2是整机模型的边界条件约束及载荷的施加方式(此处每个太阳能板上承受的总力为561N)。
图1 太阳能支架整机模型及边界条件
模型简化
太阳能板组件
考虑到太阳能板的数量众多,且太阳能板的安装型材数目也不少,如果在建模时把这些都考虑详细的话将是非常庞大的一个模型,所以本文对这些采用了简化处理,如图2把太阳能板组件进行了处理,厚度设为
10mm,弹性模量设为钢的2倍,密度为等效密度()。
图2 太阳能组件简化处理
支架
支架由于均为钣金件,本文采用抽中面的方式简化为壳体(中面),一些安装工艺考虑的长腰型孔为了建模方便都改为圆孔,计算完成后视结果而考虑是否需要细化这些部位进行分析。如图3所示。
图3 支架结构图
支架L型支撑件
由于在实际分析时,L型支撑件与支架及支架固定梁的接触关系对受力的贡献很大,要考虑双面接触,本文不能太多简化,仍然按照实体建模,只是把长腰型孔为了建模方便都改为圆孔,计算完成后视结果而考虑是否需要细化这些部位进行分析。L型件的有限元模型如图4。
图4 L型件结构图
支架固定梁
支架固定梁是用于连接整机及水泥地面的零件,同上,支架固定梁的长腰型孔都改为圆孔, 计算完成后视结果而考虑是否需要细化这些部位进行分析。设计时考虑到该支架受力较大,在地脚螺栓处增加了一个结构件,如图5所示,本文在初始建模时把该零件取消,在子模型里施加该零件。初始模型如图6。
地脚螺栓压片
图5 支架固定梁原始结构图
图6 支架固定梁最终结构图
整机固定座
整机固定座是指固定水泥座,从设计人员那里得到的模型是四个相同的零件,本文进行了简化,截取了与整机连接及接触的部分,抽壳,材料采用刚才,厚度设为10mm,从结果来看位移非常小,满足假设。图7是整机固定座的简化过程。
图7 整机固定座结构图
局部细节
在L型件处的局部接触及连接效果如图8所示。
图8 L型支撑件处模型图
计算结果分析
整机应力分析
对整机施加如图1所示载荷,每个太阳能组件651N,整机应力云图如图9所示。
图9 整机应力云图
最大应力的位置在支架固定梁处,最大应力为353MPa。
支架应力
支架的应力云图如图10所示。最大为164MPa,在与太阳能组件接触的部位,本文在分析时此部位没有施加接触,如考虑接触,应力会有相应减少,去除该面(与太阳能组件接触的面),应力云图如图11所示,最大值为115MPa,没有风险。
图10 支架应力云图
图11 支架局部应力云图
支架固定梁应力
支架固定梁的应力云图如图12所示,最大为353MPa,由于应力较大,本文后面将对该部位进行详细分析。
图12 支架固定梁应力云图
L型支撑件
L型支撑件的应力云图如图13所示,最大为247MPa,由于应力较大,本文后面将对该部位进行详细分析。
图13 L型支撑件应力云图
整机位移分析
综合位移
图14 整机位移图
图14是整机的位移云图,最大位移在支架顶部,。
前后向位移(X向)
图15 整机前后向位移图
图15是整机的前后向位移云图,最大位移在支架顶部,。
上下向位移(Y向)
图16 整机上下向位移图
图16是整机的上下向位移云图,最大位移在支架顶部,
左右向位移(Z向)
图17 整机左右向位移图
图17是整机的左右向位移云图,最大位移在支架顶部,。