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1光伏系統(tǒng)力學(xué)設(shè)計

1.1光伏系統(tǒng)受力特點光伏系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)是支架和光伏組件。支架的特點是自身體積小、重量較大，光伏組件的特點是自身面積大、重量輕。由此可以看出光伏系統(tǒng)在實際工作過程中會受到雪、雨、風(fēng)、震等外界載荷以及自身重力的較大影響。尤其是跟蹤式系統(tǒng)，其跟蹤過程中外界載荷會發(fā)生比較大的波動。從系統(tǒng)正面吹來的風(fēng)壓以及從系統(tǒng)背面吹來的風(fēng)壓引起的材料的彎曲強(qiáng)度和彎曲量、支撐臂的壓縮以及拉伸強(qiáng)度、螺栓的強(qiáng)度都是重要的設(shè)計校核因素。

1.2光伏系統(tǒng)力學(xué)設(shè)計概要1）結(jié)構(gòu)材料的選取。堅持以最少的品種規(guī)格滿足最大使用要求的原則。盡量選取同樣材質(zhì)（如Q195、Q235、Q345等）相同尺寸規(guī)格的型材。2）載荷的計算。固定載荷，包括組件質(zhì)量、支架自重以及其他配件重量；風(fēng)壓載荷，加在組件上的風(fēng)壓力和加在支架上的風(fēng)壓力的綜合；積雪載荷，與組件面垂直的積雪載荷；地震載荷，加在支架上的水平地震力。設(shè)計時主要考量以上載荷對支架和組件本身的材料彎曲強(qiáng)度和彎曲量、壓縮以及拉伸強(qiáng)度、螺栓的強(qiáng)度、支撐基礎(chǔ)穩(wěn)定性等因素。由此可見，系統(tǒng)的力學(xué)設(shè)計工作內(nèi)容復(fù)雜、繁多。針對不同的安裝環(huán)境以及多樣化的光伏系統(tǒng)，設(shè)計工作任務(wù)工作量將越來越大。

2機(jī)械工程前沿技術(shù)在設(shè)計中的應(yīng)用

2.1相關(guān)機(jī)械工程前沿技術(shù)介紹

機(jī)械工程前沿的主要技術(shù)和內(nèi)容有以下幾個方面：成組技術(shù)；精益生產(chǎn)（LeanProduction）；敏捷制造（agilemanufacturing）；并行工程（concurrentengineering）；CAD/CAPP/CAM；虛擬現(xiàn)實技術(shù)；CIMS。針對光伏系統(tǒng)力學(xué)設(shè)計主要應(yīng)用的是CAD（計算機(jī)輔助設(shè)計）技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等。

2.1.1CAD（計算機(jī)輔助設(shè)計）技術(shù)利用計算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計工作。簡稱CAD。在工程和產(chǎn)品設(shè)計中，計算機(jī)可以幫助設(shè)計人員擔(dān)負(fù)計算、信息存儲和制圖等項工作。在設(shè)計中通常要用計算機(jī)對不同方案進(jìn)行大量的計算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設(shè)計信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計算機(jī)的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設(shè)計人員通常用草圖開始設(shè)計，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計算機(jī)完成；利用計算機(jī)可以進(jìn)行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。

2.1.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)虛擬現(xiàn)實（VirtualReality）技術(shù)是使用感官組織仿真設(shè)備和真實或虛幻環(huán)境的動態(tài)模型生成或創(chuàng)造出人能夠感知的環(huán)境或現(xiàn)實，使人能夠憑借直覺作用于計算機(jī)產(chǎn)生的三維仿真模型的虛擬環(huán)境。其目的是在產(chǎn)品設(shè)計階段，借助建模與仿真技術(shù)及時地、并行地、模擬出產(chǎn)品未來制造過程乃至產(chǎn)品全生命周期的各種活動對產(chǎn)品設(shè)計的影響，預(yù)測、檢測、評價產(chǎn)品性能和產(chǎn)品的可制造性等等。從而更加有效地、經(jīng)濟(jì)地、柔性地組織生產(chǎn)，增強(qiáng)決策與控制水平，有力地降低由于前期設(shè)計給后期制造帶來的回溯更改，達(dá)到產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本最小化、產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的最優(yōu)化、生產(chǎn)效率的最大化。

2.2相關(guān)技術(shù)應(yīng)用展望

2.2.1計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)運用計算機(jī)輔助技術(shù)先根據(jù)實際工況進(jìn)行系統(tǒng)的虛擬設(shè)計，從而更加直觀的了解構(gòu)成整個系統(tǒng)的組成零件，進(jìn)而進(jìn)行生產(chǎn)工藝的設(shè)計。實現(xiàn)了并行設(shè)計縮短了產(chǎn)品設(shè)計周期。

2.2.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計過程中，可以隨時對單個零件進(jìn)行校核分析，及時發(fā)現(xiàn)薄弱部分來更換選材或者進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)。也可以針對系統(tǒng)整體進(jìn)行單項或者綜合的載荷加載從而模擬出系統(tǒng)工況下的載荷情況，全面掌握應(yīng)力、應(yīng)變等信息。

3結(jié)語

隨著機(jī)械工程前沿技術(shù)的發(fā)展以及光伏系統(tǒng)的日趨多樣化，在光伏系統(tǒng)力學(xué)設(shè)計領(lǐng)域CAD/CAPP/CAM、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)極大的改變了傳統(tǒng)的工作模式。在不遠(yuǎn)的未來，更多其他前沿技術(shù)的應(yīng)用也必將極大促進(jìn)該領(lǐng)域的發(fā)展帶來革命性的變化。

作者：陳濤單位：六九硅業(yè)有限公司