Проектирование и применение алюминиевых профилей в фотоэлектрической промышленности.

Энергия является материальной основой выживания жизни. Это серьезная проблема, с которой столкнулось человечество в 21 веке. Зеленая энергия, такая как энергия ветра, гидравлическая энергия среднего масштаба, биоэнергетика, солнечная энергия, геотермальная энергия и т. д., все больше ценится людьми. Среди них солнечная энергия является наиболее потенциальной и неисчерпаемой чистой энергией. С развитием фотоэлектрической промышленности ее кронштейны были преобразованы из стальных изделий в профили из алюминиевого сплава , что подчеркивает их экологически чистые преимущества, такие как легкость, долговечность, разнообразная конструкция и возможность вторичной переработки. С этой целью с помощью механического анализа разрабатывается разумная структура продукта, которая может не только соответствовать требованиям использования, но также иметь простую и легкую конструкцию.

1.2 Требования к проектированию:

(1) Характеристики солнечной панели: 1650×990×50 мм.

(2) Количество установленных солнечных панелей: 14 (

3) Массив солнечных панелей: 2×7=14

(4) Угол наклона кронштейна: 30°.

(5) Максимальная скорость ветра: 42 м/с.

(6) Снеговая нагрузка: 0,65 кН/м2.

(7) Нагрузка на солнечную панель: 0,2 кН/м2.

(8) Условия установки: грунт, категория шероховатости грунта II.

(9) Стандарт расчета: JIS C8955: 2011.

(10) Расчетный срок службы изделия: 20 лет.

2 Прочность конструкции

2.1 Расчетные условия

①Снеговая нагрузка составляет 0,65 кН/м2, а максимальная скорость ветра составляет 42 м/с. Сейсмические нагрузки не учитываются. Можно подсчитать, что вертикальная толщина снега составляет менее 1 м, это расчет для обычных мест.

② В соответствии с вышеизложенным можно принять, что это максимальная нагрузка в общем месте, и используется кратковременная составная нагрузка из фиксированной нагрузки G и нагрузки от давления ветра W, создаваемой ураганом, то есть G + В; сочетание нагрузок G+S при снегопаде.

③ Рассчитайте прочность на изгиб и величину изгиба материала, вызванную давлением ветра, дующего спереди кронштейна (с подветренной стороны), и давлением ветра, дующего сзади кронштейна (встречный ветер), и подтвердите прочность.

④ Максимальная высота H=2,175 м.

2.2 Предполагаемые нагрузки

①Солнечный модуль с фиксированной нагрузкой: Gm = 0,2 кН/м2; Масса Т-образного пути 110: G2= 1,703×9,8/(1,65/2)=0,021кН/м2; Постоянная масса нагрузки одиночного Т-образного пути 110 G= 0,2+0,021=0,221кН/м2;

②Ветровая нагрузка: предположим, что ветровая нагрузка от ветра, дующего с передней части группы (с подветренной стороны), равна Wp Wp=Cw×(0,6×V0 2×E×I) Cw — коэффициент ветра. Данная схема является положительным давлением. Формула расчета: 0,65+0,009θ=0,65+0,009×30=0,92 V0 — Скорость ветра 42м/с E — Экологический коэффициент, поскольку H=2,175м меньше Zb=5м. По формуле (4) неровность грунта категория II Er=1,7×(Zb/ZG)α =1,7×(5/350)0,15=0,8988 E=Er 2 /м2 Ветровая нагрузка ветра (встречного ветра), дующего из-за решетки, равна Wp, а Коэффициент ветра изменен на: Cw – коэффициент ветра. Этот план представляет собой отрицательное давление. Формула расчета: 0,71+0,016θ=0,71+0,016×30=1,19 Wp=1,19×(0,6×422×1,777×1,0)=2,238кН/м2.

③Снежная нагрузка Sp Снеговая нагрузка q: q=0,65 кН/м2 Площадь снега As — горизонтальная проекционная площадь поверхности массива: As=A×cos30°

Коэффициент наклона Cs=0,84 Sp=Cs×q×As=0,84×0,65×cos30°=0,473кН/м2

④Нагрузка на одиночный Т-образный путь: Нагрузка при кратковременном накоплении снега: G +S =0,221 +0,473 = 0,694кН/м2 Нагрузка при кратковременном шторме: G+W=0,221+1,73=1,951 кН/м2 (с подветренной стороны) GW =0,221- 2,238=-2,017кН/м2 (вверх против ветра) Поскольку сила против ветра больше, чем сила вдоль ветра, в следующих расчетах учитывается только встречный ветер. При расчете встречной ветровой нагрузки во время кратковременного шторма одиночный Т-образный путь q=2,017кН/м2 ×1,65/2=1,664кН/м2

2.3 Анализ напряжения квадратной трубы

Поскольку длина квадрата алюминиевого 60х1505 больше, чем квадрата алюминиевого 60х600, необходимо лишь проверить устойчивость квадрата алюминиевого 60х1505. Усилие квадратного алюминия 60×1505 составляет: F=FB/cos30°=13319,5/ cos30°=15380Н. Два конца квадрата алюминиевого 60х1505 шарнирно соединены, поэтому ц= 1. Из параметров сечения I=300653мм4, i=22,1мм; модуль упругости алюминия Е =6,9×104 МПа. Длина стержня l=1505мм. Алюминиевый сплав σп =175МПа, тогда гибкость λ= µl i = 1×1505 22,1 =68 λ1=π E σp =3,14× 6,9×104 175 =62,3. Получаем: λ>λ1. Следовательно, квадрат алюминиевый 60×1505 представляет собой стержень большой податливости. Формула Эйлера используется для расчета Fcr= π2 EI (мкл)2 = 3,142 ×6,9×104 ×300653 (1×1505)2 =90303N F=15380N＜Fcr, поэтому вся система стабильна.

Благодаря широкому использованию алюминиевых промышленных материалов и продвижению концепций защиты окружающей среды в фотоэлектрической промышленности использование алюминиевых сплавов в своих областях становится все более заметным, особенно в таких странах, как Европа и Япония. В настоящее время наша компания активно занимается разработкой солнечных кронштейнов и профилей рам. В процессе проектирования механический анализ проектной секции обеспечивает требования к прочности для сопротивления давлению ветра и снега, оптимизирует конструкцию и рациональное использование, а также проектирует технически осуществимую, экономичную по материалам и простую в сборке секцию профиля. , чтобы лучше удовлетворять потребности развития отрасли.