一种光伏复合棚动态风载分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于ANSYS Workbench的光伏复合棚动态风载分析方法，解决了目前的分析方法分析时间长、难度大、效率低的问题；包括以下步骤：包括三维建模及导入，模型几何处理，大棚支架抽中面处理拱架抽梁处理，定义材料属性，拱梁和支架分别网格划分，约束自由度，设置荷载子步，施加风压谱，运行求解；该分析方法能准备分析该大棚的应力及变形情况，能够节约分析时间，提升分析效率，同时具备对大棚的连接和局部等细节校核细致和量化的能力。

A dynamic wind load analysis method for photovoltaic composite shed

The invention discloses a dynamic wind load analysis method for photovoltaic composite shed based on ANSYS Workbench, which solves the problems of long analysis time, high difficulty and low efficiency in the present analysis method, including the following steps: including three-dimensional modeling and importing, model geometry processing, central plane extraction treatment of greenhouse bracket, arch frame extraction beam treatment, definition. Material attributes, meshing of arch beams and brackets, restraining degrees of freedom, setting load steps, applying wind pressure spectrum, running solution; the analysis method can be prepared to analyze the stress and deformation of the greenhouse, can save analysis time, improve analysis efficiency, and has the details of the connection and local checking of the greenhouse. And the ability to quantify.

【技术实现步骤摘要】
一种光伏复合棚动态风载分析方法
本专利技术专利提供了一种基于ANSYSWorkbench的光伏复合棚动态风载分析方法。
技术介绍
光伏复合棚是根据市场需求新研发的一种光伏农业大棚，具有成本低、方便安装等优势，但是此类大棚结构计算较复杂。光伏轻复合棚在设计确定棚型之后，需要进行结构的稳定性计算，尤其对于连接杆件等细长件在受到动态风载时，若其连接件承受的应力小于其许用应力的时候，压杆会发生变形而失去承载能力，即压杆失稳问题。光伏复合棚的设计必须符合《钢结构设计规范》,依据中国建筑科学与发布的PKPM钢结构技术条件，要求大棚必须满足在动态风载工况下的使用条件，即校核该设计棚型在该工况下的结构强度，现阶段的工程技术人员通常利用PKPM软件进行校核，存在建模繁琐，模型导入困难，分析过程中对大棚的连接，局部等细节校核无法细致和量化，与利用ANSYSWORKBENCH模块相比，PKPM的分析存在分析时间长、难度大、效率低的问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术采用ANSYSworkbench有限元软件，基于对光伏复合棚的薄壁机构进行动态风载的分析，为复合棚的设计提供理论上的依据，预防后期建设或应用过程中会产生的一系列问题。本
技术实现思路
包括以下的技术方案：一种光伏复合棚动态风载分析方法，包括以下步骤：（1）、基于光伏复合棚的工程施工图，利用SolidWorks建立三维几何模型，并另存为STP格式；（2）、该STP格式的三维几何模型导入ANSYSworkbench软件的SPACECLAIM模块；（3）、为保证网格的划分质量及较高的计算精度，对导入的模型进行几何前处理；（4）、在Spaceclaim模块中对大棚右侧支架和支撑支架模型进行抽中面处理；（5）、在EngineeringData模块内依据工程图纸要求定义光伏复合棚的材料属性，包括材料选择，弹性模量，泊松比和材料屈服强度；（6）、分别对大棚右侧支架上的光伏电池组件进行网格划分，优选的额采用SOLID186单元，单元尺寸为1mm；（7）、对大棚左侧拱梁进行抽梁处理；对大棚右侧支架以及左侧拱梁进行网格划分；（8）、在transientstructural模块中施加动态风压谱图，选择光伏电池板以及拱梁为受力面；（9）、对大棚整体模型施加标准地球重力；（10）、约束大棚支架和拱梁连接处及其与地面连接处的自由度。（11）、运行求解计算查看分析结果。所述步骤（1）中建立三维模型要基于春秋棚的整体尺寸，装配尺寸以及零件尺寸。所述步骤（3）中的几何处理包括以下步骤：a、去除大棚拱梁上方的卷帘机部分；b、简化去掉大棚的梯形墙面部分，去掉支架与C型压块之间的螺栓，去掉大棚支架下的两根拱梁；c、在螺栓连接部位采用fixedrevolved，约束上述螺栓连接部位的移动和转动；d、其余连接部位默认bonded设置。优选的，所述步骤（4）中材料的属性为：45#，弹性模量2.09e+11Pa，泊松比0.269，材料屈服强度355MPa；Q235A,弹性模量2.12e+11Pa，泊松比0.288，材料屈服强度235MPa；Q345,弹性模量2.06e+11Pa，泊松比0.28，材料屈服强度345MPa；所述步骤（7）中的网格划分，其中大棚支架部分的网格划分使用四边形壳单元shell181，因计算精度及计算量的综合考虑，控制该部网格尺寸为6mm；拱梁部分的网格划分，使用梁单元BEAM188，因计算精度及计算量的综合考虑，控制该部网格尺寸为6mm。有益效果：通过本有限元的分析方法对复合棚进行动态风载仿真计算，可以快速计算出《钢结构设计规范》动态风载条件下，该大棚的应力及变形情况，能够节约分析时间，提升分析效率，同时具备对大棚的连接和局部等细节校核细致和量化的能力。附图说明图1为光伏复合棚的施工工程图；图2为光伏复合棚的动态风谱图。图3为分析方法的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步解释。实施例一种光伏复合棚动态风载分析方法，包括以下步骤：（1）、基于光伏复合棚的工程施工图，利用SolidWorks建立三维几何模型，并另存为STP格式；（2）、该STP格式的三维几何模型导入ANSYSworkbench软件的SPACECLAIM模块；（3）、为保证网格的划分质量及较高的计算精度，对导入的模型进行几何前处理；（4）、在Spaceclaim模块中对大棚右侧支架和支撑支架模型进行抽中面处理；（5）、在EngineeringData模块内依据工程图纸要求定义光伏复合棚的材料属性，包括材料选择，弹性模量，泊松比和材料屈服强度；（6）、分别对大棚右侧支架上的光伏电池组件进行网格划分，优选的额采用SOLID186单元，单元尺寸为1mm；（7）、对大棚左侧拱梁进行抽梁处理；对大棚右侧支架以及左侧拱梁进行网格划分；（8）、在transientstructural模块中施加动态风压谱图，选择光伏电池板以及拱梁为受力面；（9）、对大棚整体模型施加标准地球重力；（10）、约束大棚支架和拱梁连接处及其与地面连接处的自由度。（11）、运行求解计算查看分析结果。所述步骤（1）中建立三维模型要基于春秋棚的整体尺寸，装配尺寸以及零件尺寸。所述步骤（3）中的几何处理包括以下步骤：a、去除大棚拱梁上方的卷帘机部分；b、简化去掉大棚的梯形墙面部分，去掉支架与C型压块之间的螺栓，去掉大棚支架下的两根拱梁；c、在螺栓连接部位采用fixedrevolved，约束上述螺栓连接部位的移动和转动；d、其余连接部位默认bonded设置。优选的，所述步骤（4）中材料的属性为：45#，弹性模量2.09e+11Pa，泊松比0.269，材料屈服强度355MPa；实施例2本实施例除以下特征外，其余同实施例1；所述步骤（4）中材料的属性为：Q235A,弹性模量2.12e+11Pa，泊松比0.288，材料屈服强度235MPa；实施例3所述步骤（4）中材料的属性为：Q345,弹性模量2.06e+11Pa，泊松比0.28，材料屈服强度345MPa。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏复合棚动态风载分析方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）、基于光伏复合棚的工程施工图，利用Solid Works建立三维几何模型，并另存为STP格式；（2）、该STP格式的三维几何模型导入ANSYS workbench软件的SPACECLAIM模块；（3）、为保证网格的划分质量及较高的计算精度，对导入的模型进行几何前处理；（4）、在Spaceclaim模块中对大棚右侧支架模型进行抽中面处理；（5）、在大棚右侧支撑支架进行抽中面处理；（6）、在Engineering Data模块内依据工程图纸要求定义光伏复合棚的材料属性，包括材料选择，弹性模量，泊松比和材料屈服强度；（7）、分别对大棚右侧支架上的光伏电池组件进行网格划分，优选的额采用SOLID186单元，单元尺寸为1mm；（8）、对大棚左侧拱梁进行抽梁处理；对大棚右侧支架以及左侧拱梁进行网格划分；（9）、在transient structural 模块中施加动态风压谱图，选择光伏电池板以及拱梁为受力面；（10）、对大棚整体模型施加标准地球重力；（11）、约束大棚支架和拱梁连接处及其与地面连接处的自由度；（12）、运行求解计算查看分析结果。...

【技术特征摘要】
1.一种光伏复合棚动态风载分析方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）、基于光伏复合棚的工程施工图，利用SolidWorks建立三维几何模型，并另存为STP格式；（2）、该STP格式的三维几何模型导入ANSYSworkbench软件的SPACECLAIM模块；（3）、为保证网格的划分质量及较高的计算精度，对导入的模型进行几何前处理；（4）、在Spaceclaim模块中对大棚右侧支架模型进行抽中面处理；（5）、在大棚右侧支撑支架进行抽中面处理；（6）、在EngineeringData模块内依据工程图纸要求定义光伏复合棚的材料属性，包括材料选择，弹性模量，泊松比和材料屈服强度；（7）、分别对大棚右侧支架上的光伏电池组件进行网格划分，优选的额采用SOLID186单元，单元尺寸为1mm；（8）、对大棚左侧拱梁进行抽梁处理；对大棚右侧支架以及左侧拱梁进行网格划分；（9）、在transientstructural模块中施加动态风压谱图，选择光伏电池板以及拱梁为受力面；（10）、对大棚整体模型施加标准地球重力；（11）、约束大棚支架和拱梁连接处及其与地面连接处的自由度；（12）、运行求解计算查看分析结果。2.如权利要求1所述的光伏复合棚动...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜荣升，袁涛，刘善亮，张川，王宝营，吕秋红，林英男，刘海元，何洪胜，秦元明，安志勇，刘会来，
申请(专利权)人：青岛昌盛日电太阳能科技股份有限公司，青岛昌盛日电设计研究院有限公司，大工青岛新能源材料技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37