الطاقة هي الأساس المادي لبقاء الحياة. إنها مشكلة كبيرة تواجهها البشرية في القرن الحادي والعشرين. تحظى الطاقة الخضراء مثل طاقة الرياح والطاقة الهيدروليكية متوسطة الحجم والطاقة الحيوية والطاقة الشمسية والطاقة الحرارية الأرضية وما إلى ذلك بتقدير متزايد من قبل الناس. ومن بينها، الطاقة الشمسية هي الطاقة النظيفة الأكثر إمكانات والتي لا تنضب. ومع تطور صناعة الخلايا الكهروضوئية، تحولت أقواسها من منتجات الصلب إلى مقاطع سبائك الألومنيوم ، مما يسلط الضوء على مزاياها الصديقة للبيئة مثل الخفة والمتانة والهياكل المتنوعة وقابلية إعادة التدوير. لتحقيق هذه الغاية، تم تصميم هيكل المنتج المعقول من خلال التحليل الميكانيكي، والذي لا يمكنه تلبية متطلبات الاستخدام فحسب، بل لديه أيضًا هيكل بسيط وخفيف الوزن.
1.2 متطلبات التصميم:
(1) مواصفات الألواح الشمسية: 1650 مم × 990 مم × 50 مم
(2) عدد الألواح الشمسية المركبة : 14 (
3) مجموعة الألواح الشمسية: 2×7=14
(4) زاوية ميل القوس: 30 درجة
(5) أقصى سرعة للرياح: 42 م / ث
(6) حمل الثلج: 0.65 كيلو نيوتن/م2
(7) حمل الألواح الشمسية: 0.2kN/m2
(8) شروط التركيب: الأرض، خشونة الأرض الفئة الثانية
(9) معيار الحساب: JIS C8955: 2011
(10) عمر تصميم المنتج: 20 عامًا
2 تصميم القوة
2.1 شروط التصميم
① يبلغ حمل الثلج 0.65 كيلو نيوتن/م2، ويتم ضبط أقصى سرعة للرياح على: 42 م/ث. لا تؤخذ الأحمال الزلزالية في الاعتبار. ويمكن حساب أن سمك الثلج العمودي أقل من 1 متر، وهو حساب للأماكن العادية.
② وفقًا لما سبق، يمكن افتراض أنه الحد الأقصى للحمل في مكان عام، ويتم استخدام الحمل المركب قصير المدى للحمل الثابت G وحمل ضغط الرياح W الناتج عن العاصفة، أي G+ دبليو؛ مجموعة الأحمال G+S عند تساقط الثلوج.
③ احسب قوة الانحناء وكمية الانحناء للمادة الناتجة عن ضغط الرياح الذي يهب من مقدمة الدعامة (الريح) وضغط الرياح الذي يهب من خلف الدعامة (الرياح المعاكسة)، وتأكد من القوة.
④ أقصى ارتفاع H = 2.175 م.
2.2 الأحمال المفترضة
①وحدة الطاقة الشمسية ذات الحمل الثابت: Gm = 0.2kN/m2؛ وزن المسار على شكل حرف T 110: G2= 1.703×9.8/(1.65/2)=0.021kN/m2؛ وزن الحمل الثابت للمسار الفردي على شكل حرف T 110 G= 0.2+0.021=0.221kN/m2؛
②حمل ضغط الرياح: افترض أن حمل ضغط الرياح للرياح التي تهب من مقدمة المصفوفة (اتجاه الريح) هو Wp Wp=Cw×(0.6×V0 2 ×E×I) Cw- معامل الرياح. هذا المخطط هو الضغط الإيجابي. معادلة الحساب هي: 0.65+0.009θ=0.65+0.009×30=0.92 V0 — سرعة الرياح 42 م / ث E — المعامل البيئي، حيث أن H = 2.175 م أقل من Zb = 5 م وفقًا للصيغة (4)، خشونة الأرض الفئة هي II Er=1.7×(Zb /ZG)α =1.7×(5/350)0.15=0.8988 E=Er 2 /m2 حمل ضغط الرياح للرياح (الرياح المعاكسة) التي تهب من خلف المصفوفة هو Wp، و يتم تغيير معامل الرياح إلى: Cw—معامل الرياح. هذه الخطة هي الضغط السلبي. صيغة الحساب هي: 0.71+0.016θ=0.71+0.016×30=1.19 Wp=1.19×(0.6×422×1.777×1.0)=2.238kN/m2
③حمل ضغط الثلج Sp حمل الثلج q: q=0.65kN/m2 مساحة الثلج كما هي المساحة الأفقية المتوقعة لسطح المصفوفة: As=A×cos30°
معامل الانحدار Cs=0.84 Sp=Cs×q×As=0.84×0.65×cos30°=0.473kN/m2
④حمل مسار فردي على شكل حرف T: الحمل أثناء تراكم الثلوج على المدى القصير: G +S = 0.221 +0.473 = 0.694kN/m2 الحمل أثناء العاصفة قصيرة المدى: G+W=0.221+1.73=1.951 كيلو نيوتن/م2 (اتجاه الريح) GW =0.221- 2.238=-2.017 كيلو نيوتن/م2 (لأعلى مقابل الريح) نظرًا لأن القوة ضد الريح أكبر من القوة على طول الريح، فإن الحسابات التالية تأخذ في الاعتبار الرياح المعاكسة فقط. بأخذ حساب الحمل لحمل الرياح المعاكسة أثناء عاصفة قصيرة المدى، مسار واحد على شكل حرف T q=2.017kN/m2 ×1.65/2=1.664kN/m2
2.3 تحليل الإجهاد للأنبوب المربع
بما أن طول الألومنيوم المربع 60×1505 أطول من طول الألومنيوم المربع 60×600، فمن الضروري فقط التحقق من ثبات الألومنيوم المربع 60×1505. قوة الألومنيوم المربع 60×1505 هي: F=FB/cos30°=13319.5/cos30°=15380N. طرفي الألومنيوم المربع 60×1505 معلقان، لذلك μ= 1. من معلمات المقطع العرضي، I=300653mm4، i=22.1mm؛ معامل المرونة للألمنيوم E = 6.9×104 ميجاباسكال. طول القضيب l = 1505 ملم. سبائك الألومنيوم σp = 175MPa، ثم المرونة σ= μl i = 1×1505 22.1 =68 π1=π E σp =3.14× 6.9×104 175 =62.3. الحصول على: φ> 1 لذلك، فإن الألومنيوم المربع 60×1505 عبارة عن قضيب امتثال كبير. يتم استخدام صيغة أويلر لحساب Fcr= π2 EI (μl)2 = 3.142 ×6.9×104 ×300653 (1×1505)2 =90303N F=15380N<Fcr، وبالتالي فإن النظام العام مستقر.
مع الاستخدام الواسع النطاق للمواد الصناعية المصنوعة من الألومنيوم وتعزيز مفاهيم حماية البيئة في الصناعة الكهروضوئية، أصبح استخدام سبائك الألومنيوم في مجالاتها بارزًا بشكل متزايد، خاصة في دول مثل أوروبا واليابان. حاليًا، تعمل شركتنا بقوة على تطوير الأقواس الشمسية وملامح الإطار. أثناء عملية التصميم، يتم إجراء التحليل الميكانيكي لقسم التصميم، مع ضمان متطلبات القوة لمقاومة ضغط الرياح وضغط الثلوج، وتحسين الهيكل والاستخدام الرشيد، وتصميم قسم جانبي يكون ممكنًا من الناحية الفنية، واقتصاديًا في المواد، وسهل التجميع. ، لخدمة احتياجات تطوير الصناعة بشكل أفضل.