Projeto e aplicação de perfis de alumínio na indústria fotovoltaica

A energia é a base material para a sobrevivência da vida. É um grande problema enfrentado pela humanidade no século XXI. A energia verde, como a energia eólica, a energia hidráulica de escala moderada, a bioenergia, a energia solar, a energia geotérmica, etc., são cada vez mais valorizadas pelas pessoas. Entre elas, a energia solar é a energia limpa com maior potencial e inesgotável. Com o desenvolvimento da indústria fotovoltaica, seus suportes foram transformados de produtos de aço em perfis de liga de alumínio , destacando suas vantagens ecologicamente corretas como leveza, durabilidade, estruturas diversificadas e reciclabilidade. Para tanto, por meio de análise mecânica, é projetada uma estrutura de produto razoável, que pode não só atender aos requisitos de uso, mas também ter uma estrutura simples e leve.

1.2 Requisitos de projeto:

(1) Especificações do painel solar: 1650 mm × 990 mm × 50 mm

(2) Número de painéis solares instalados: 14 (

3) Painel solar: 2×7=14

(4) Ângulo de inclinação do suporte: 30°

(5) Velocidade máxima do vento: 42m/s

(6) Carga de neve: 0,65kN/m2

(7) Carga do painel solar: 0,2kN/m2

(8) Condições de instalação: Solo, rugosidade do solo categoria II

(9) Padrão de cálculo: JIS C8955: 2011

(10) Vida útil do design do produto: 20 anos

2 Projeto de resistência

2.1 Condições de projeto

①A carga de neve é ​​de 0,65kN/m2 e a velocidade máxima do vento está definida como: 42m/s. As cargas sísmicas não são consideradas. Pode-se calcular que a espessura vertical da neve é ​​inferior a 1m, o que é um cálculo para locais comuns.

② De acordo com o exposto, pode-se assumir que é a carga máxima em um local geral, e é utilizada a carga composta de curto prazo da carga fixa G e a carga de pressão do vento W gerada pela tempestade, ou seja, G + C; a combinação de carga G+S quando há neve.

③ Calcule a resistência à flexão e a quantidade de flexão do material causada pela pressão do vento soprando da frente do suporte (a favor do vento) e a pressão do vento soprando por trás do suporte (vento contrário) e confirme a resistência.

④ Altura máxima H=2,175m.

2.2 Cargas presumidas

①Módulo solar de carga fixa: Gm =0,2kN/m2; Peso da pista em forma de T 110: G2= 1,703×9,8/(1,65/2)=0,021kN/m2; Peso de carga fixo de via única em forma de T 110 G= 0,2+0,021=0,221kN/m2;

②Carga de pressão do vento: Suponha que a carga de pressão do vento que sopra da frente do arranjo (a favor do vento) seja Wp Wp=Cw×(0,6×V0 2 ×E×I) Cw—coeficiente de vento. Este esquema é de pressão positiva. A fórmula de cálculo é: 0,65+0,009θ=0,65+0,009×30=0,92 V0—Velocidade do vento 42m/s E—Coeficiente ambiental, pois H=2,175m é menor que Zb=5m De acordo com a fórmula (4), a rugosidade do solo a categoria é II Er=1,7×(Zb /ZG)α =1,7×（5/350）0,15=0,8988 E=Er 2 /m2 A carga de pressão do vento (vento contrário) soprando por trás da matriz é Wp, e a o coeficiente do vento é alterado para: Cw—coeficiente do vento. Este plano é uma pressão negativa. A fórmula de cálculo é: 0,71+0,016θ=0,71+0,016×30=1,19 Wp=1,19×（0,6×422×1,777×1,0）=2,238kN/m2

③Carga de pressão de neve Sp Carga de neve q: q=0,65kN/m2 Área de neve As é a área projetada horizontal da superfície da matriz: As=A×cos30°

Coeficiente de inclinação Cs=0,84 Sp=Cs×q×As=0,84×0,65×cos30°=0,473kN/m2

④Carga de pista única em forma de T: Carga durante acúmulo de neve de curto prazo: G +S =0,221 +0,473 = 0,694kN/m2 Carga durante tempestade de curto prazo: G+W=0,221+1,73=1,951 kN/m2 (a favor do vento) GW =0,221- 2,238=-2,017kN/m2 (para cima contra o vento) Como a força contra o vento é maior que a força ao longo do vento, os cálculos a seguir consideram apenas o vento contrário. Fazendo o cálculo da carga do vento contrário durante uma tempestade de curta duração, uma única pista em forma de T q=2,017kN/m2 ×1,65/2=1,664kN/m2

2.3 Análise de tensão de tubo quadrado

Como o comprimento do alumínio quadrado 60×1505 é maior que o do alumínio quadrado 60×600, só é necessário verificar a estabilidade do alumínio quadrado 60×1505. A força do alumínio quadrado 60×1505 é: F=FB/cos30°=13319,5/ cos30°=15380N. As duas extremidades do alumínio quadrado 60×1505 são articuladas, então μ= 1. Dos parâmetros da seção transversal, I=300653mm4, i=22,1mm; o módulo de elasticidade do alumínio E =6,9×104 MPa. O comprimento da haste l = 1505 mm. Liga de alumínio σp =175MPa, então a flexibilidade λ= μl i = 1×1505 22,1 =68 λ1=π E σp =3,14× 6,9×104 175 =62,3. Obtenha: λ>λ1 Portanto, o quadrado de alumínio 60×1505 é uma grande haste de complacência. A fórmula de Euler é usada para calcular Fcr= π2 EI (μl)2 = 3,142 ×6,9×104 ×300653 (1×1505)2 =90303N F=15380N＜Fcr, então o sistema geral é estável.

Com a utilização generalizada de materiais industriais de alumínio e a promoção de conceitos de protecção ambiental na indústria fotovoltaica, a utilização de ligas de alumínio nos seus campos tornou-se cada vez mais proeminente, especialmente em países como a Europa e o Japão. Atualmente, nossa empresa está desenvolvendo vigorosamente suportes solares e perfis de estrutura. Durante o processo de projeto, a análise mecânica da seção de projeto, garantindo ao mesmo tempo os requisitos de resistência para resistir à pressão do vento e da neve, otimizar a estrutura e a utilização racional, e projetar uma seção de perfil que seja tecnicamente viável, econômica em materiais e fácil de montar , para melhor atender às necessidades de desenvolvimento da indústria.