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[技術文章]光伏支架的強度怎么計算
來源: | 作者:id201709110004 | 發布時間: 2018-06-20 | 214 次瀏覽 | 分享到:

支架是安裝從下端到上端高度為4m以下的太陽能電池陣列時使用。計算因從支架前面吹來(順風)的風壓及從支架后面吹來(逆風)的風壓引起的材料的彎曲強度和彎曲量,支撐臂的壓曲(壓縮)以及拉伸強度,安裝螺栓的強度等,并確認強度。

(1) 結構材料

選取支架材料,確定截面二次力矩IM和截面系數Z。大部分用角鋼,或方管。

(2) 假象載荷

固定荷重(G)

組件質量(包括邊框)GM +框架自重GK1+其他GK2

固定載荷G=GM+ GK1+ GK2

風壓荷重(W)

(加在組件上的風壓力(WM)和加在支撐物上的風壓力(WK)的總和)。

W=1/2×(CW×σ×V02×S)×a×I×J

3) 積雪載荷(S)。與組件面垂直的積雪荷重。

4) 地震載荷(K)。加在支撐物上的水平地震力

5) 總荷重(W)

正壓:5)=1)+2)+3)+4)

負壓:5)=1)-2)+3)+4)

載荷的條件和組合

載荷條件一般地方多雪區域

長期平時GG+0.7S

短期積雪時G+SG+S

暴風時G+WG+0.35S+W

地震時G+KG+0.35S+K


基礎穩定性計算

1、風壓載荷的計算

2、作用于基礎的反作用力的計算

3、基礎穩定性計算

當受到強風時,對于構造物基礎要考慮以下問題:

①受橫向風的影響,基礎滑動或者跌倒

②地基下沉(垂直力超過垂直支撐力)

③基礎本身被破壞

④吹進電池板背面的風使構造物浮起

⑤吹過電池板下側的風產生旋渦,引起氣壓變化,使電池板向地面吸引

對于③~⑤須采用流體解析等方法才能詳細研究。研究風向只考慮危險側的逆風狀態

以下所示為各種穩定條件:

a.對滑動的穩定

平時:安全率Fs≥1.5;地震及暴風時:安全率Fs≥1.2

b.對跌倒的穩定

平時:合力作用位置在底盤的中央1/3以內時

地震及暴風時:合力作用位置在底盤的中央2/3以內時

c.對垂直支撐力的穩定

平時:安全率Fs≥3;地震及暴風時:安全率Fs≥2

風荷載計算

(1)設計時的風壓載荷

W=Cw×q×Aw(作用于陣列的風壓載荷公式)

式中 W——風壓荷重

Cw——風力系數

q ——設計用速度壓(N/m2)

Aw——受風面積(m2)

(2)設計時的速度壓

q=q0×a×I×J

式中 q——設計時的速度壓(N/m2)

q0——基準速度壓(N/m2)

a——高度補償系數

I——用途系數

J——環境系數

1)基準速度壓。設定基準高度10m,由下式算出:

q0=1/2×σ×V02

式中 q0——基準速度壓(N/m2)

σ——空氣密度風速(Ns2/m4)

V0——設計用基準(m/s)

2)高度補正系數。隨地面以上的高度不同,速度壓也不同,因此要進行高度補正。高度補正系數由下式算出:

a=(h/h0)1/n

式中a——高度補正系數;

h——陣列的地面以上高度

h0——基準地面以上高度10米

n——表示因高度遞增變化的程度,5為標準

3)用途系數。通常1.0


 

4)環境系數。通常1.0


 

積雪荷載計算

設計時的積雪載荷:

S=CS×P×ZS×AS

式中 S——積雪荷重

CS——坡度系數

P ——雪的平均單位質量(相當于積雪1cm的質量,N/m2)

一般的地方19.6N以上,多雪區域為29.4N以上。

ZS——地上垂直最深積雪量(cm)

AS——積雪面積

(1)坡度系數


 

(2)雪的平均單位質量

雪的平均單位質量是指積雪厚度為1cm、面積為1m2的質量。

3)積雪量

太陽能電池陣列面的設計用積雪量設定為地上垂直最深的積雪量(ZS),但是,經常掃雪而積雪量減少的場合,根據狀況可以減小ZS值。

要掌握支架設計強度的方法。理論基石是你首先要學習過工程力學和機械設計中強度載荷的理論知識。


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