一种光伏轻钢联排棚结构有限元抗雪分析计算方法技术

一种光伏轻钢联排棚结构有限元抗雪分析计算方法，它涉及联排棚抗雪分析计算方法。建立三维几何模型；导入几何模型；导入模型进行简化处理；进行抽中面处理；大棚光伏组件网格划分；定义材料属性；大棚整体模型进行网格划分；进行雪荷载载分析；添加标准地球重力；约束大棚底端的自由度；运行求解计算；添加应力和变形结果并查看相应云图。本发明专利技术有益效果为：节约分析时间，提升分析效率，同时具备对大棚的连接，局部等细节校核细致和量化的能力。

An anti snow analysis and calculation method for photovoltaic light steel joint shed structure

The utility model relates to a finite element snow resistance analysis and calculation method for a photovoltaic light steel combined row shed structure, which relates to the analysis and calculation method for snow resistance of the combined row shed. Establish three-dimensional geometric model; import geometric model; import geometric model; simplify the model; carry out extraction surface treatment; grid division of greenhouse photovoltaic modules; define material attributes; grid division of greenhouse overall model; carry out snow load analysis; add standard earth gravity; restrict the freedom of greenhouse bottom; run solution Calculate, add stress and deformation results and check the corresponding nephogram. The invention has the advantages of saving analysis time, improving analysis efficiency, and having the ability to check and quantify the details such as the connection of greenhouse, part and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种光伏轻钢联排棚结构有限元抗雪分析计算方法
本专利技术涉及联排棚抗雪分析计算方法，具体涉及一种光伏轻钢联排棚棚结构有限元抗雪分析计算方法。
技术介绍
光伏轻钢联排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。雪压是指单位水平面积上的雪重，雪压的存在对北方地区的大棚结构强度有一定的影响，光伏轻钢联排棚在设计棚型之时，需要对棚型的高度和宽度以及光伏支架的高度进行设计和校核，但是由于当前设计环境下设计人员多是死板的按照老旧的设计规范进行设计，并没有进行相应的优化分析计算，这就导致了棚型和光伏支架设计完成之后形成材料的大量浪费，成本增高。光伏轻钢春秋建筑棚的抗雪计算及后续设所面临着时间、难度和效率的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种山东青岛地区光伏轻钢春秋建筑棚结构有限元抗雪分析计算方法，可快速准确的计算出《钢结构设计规范》条件下，该棚型的应力及变形情况，相比PKPM及其他有限元软件的分析方法，同等工作条件下本专利技术能够有效节约分析时间，提升分析效率，同时具备对大棚的连接，局部等细节校核细致和量化的能力。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案是：它包括如下步骤：1.基于大棚工程施工图纸，通过三维软件SOLIDWORKS建立光伏轻钢联排棚的三维几何模型，并另存为STP格式几何模型；2.在ANSYSWORKBENCH软件SPACECLAIM模块里将该STP格式几何模型导入；3.对导入的模型进行几何前处理进行模型简化，目的在于保证网格的划分质量和较高的计算精度；4.在SPACELCLAIM模块内对大棚模型进行抽中面处理；5.对大棚向阳面的电池组件采用SOLID186单元进行网格划分；6.在EngineeringData模块内依据工程图纸要求定义光伏轻钢单排棚的材料属性；7.对大棚整体模型进行网格划分，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4mm；8.在workbench中的staticstructural模块中对钢构架模型进行抗雪分析，施加雪荷载，雪荷载大小为0.65，雪荷载方向垂直于受力面，雪荷载的受力面为支架左侧向阳面的光伏电池板组件；9.对大棚模型整体添加标准地球重力；10.依据设计规范要求约束该设计棚型底面连接件的自由度；11.运行求解计算；12.添加应力和变形结果并查看相应云图。所述步骤3包括以下步骤：a.将两行三跨的大棚模型简化选取一个跨度的平面棚棚模型；b.保留左右两侧的天沟部分；c.去掉光伏电池板与C型压块之间M8规格的螺栓；d.去掉天沟与横梁b、斜梁与横梁a之间的M10规格螺栓；e.去掉的螺栓连接部位对其接触设置采用fixedrevolved，约束其移动和转动；f.其余连接部位接触设置默认绑定bonded.。所述材料属性如下：材料Q345，弹性模量2.06e+11Pa，泊松比0.28，材料屈服强度345MPa；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。所述雪荷载当气象台有雪压记录的时候，应直接采取雪压数据计算基本雪压，无雪压数据记录时，可间接采取积雪深度，计算雪压按如下公式：S=hpg(kN/㎡)。所述公式中：h为积雪深度，指从积雪表面到地面的垂直深度；p为积雪密度(t/m³)；g为重力加速度(9.8m/s³)。采用上述技术方案后，本专利技术有益效果为：通过本专利技术采用有限元的方法运用软件对光伏轻钢联排棚进行仿真计算，可快速准确的计算出《钢结构设计规范》条件下，该棚型的应力及变形情况，相比PKPM及其他有限元软件的分析方法，同等工作条件下本专利技术能够有效节约分析时间，提升分析效率，同时具备对大棚的连接，局部等细节校核细致和量化的能力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的流程图；图2是光伏轻钢联排棚的结构示意图；图3为简化后联排棚单跨结构示意图。其中：1-电池板；2-斜梁；3-横梁a；4-横梁b；5-天沟。具体实施方式参看图1-2所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包括如下步骤：1.基于大棚工程施工图纸，通过三维软件SOLIDWORKS建立光伏轻钢联排棚的三维几何模型，并另存为STP格式几何模型；2.在ANSYSWORKBENCH软件SPACECLAIM模块里将该STP格式几何模型导入；3.对导入的模型进行几何前处理进行模型简化，目的在于保证网格的划分质量和较高的计算精度；4.在SPACELCLAIM模块内对大棚模型进行抽中面处理；5.对大棚向阳面的电池组件采用SOLID186单元进行网格划分；6.在EngineeringData模块内依据工程图纸要求定义光伏轻钢单排棚的材料属性；7.对大棚整体模型进行网格划分，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4mm；8.在workbench中的staticstructural模块中对钢构架模型进行抗雪分析，施加雪荷载，雪荷载大小为0.65，雪荷载方向垂直于受力面，雪荷载的受力面为支架左侧向阳面的光伏电池板组件；9.对大棚模型整体添加标准地球重力；10.依据设计规范要求约束该设计棚型底面连接件的自由度；11.运行求解计算；12.添加应力和变形结果并查看相应云图。所述步骤3包括以下步骤：a.将两行三跨的大棚模型简化选取一个跨度的平面棚模型；b.保留左右两侧的天沟5部分；c.去掉光伏电池板1与C型压块之间M8规格的螺栓；d.去掉天沟5与3横梁b、斜梁2与4横梁a之间的M10规格螺栓；e.去掉的螺栓连接部位对其接触设置采用fixedrevolved，约束其移动和转动；f.其余连接部位接触设置默认绑定bonded.。所述材料属性如下：材料Q345，弹性模量2.06e+11Pa，泊松比0.28，材料屈服强度345MPa；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。所述雪荷载当气象台有雪压记录的时候，应直接采取雪压数据计算基本雪压，无雪压数据记录时，可间接采取积雪深度，计算雪压按如下公式：S=hpg(kN/㎡)。所述公式中：h为积雪深度，指从积雪表面到地面的垂直深度；p为积雪密度(t/m³)；g为重力加速度(9.8m/s³)。采用上述技术方案后，本专利技术有益效果为：通过本专利技术采用有限元的方法运用软件对光伏轻钢联排棚进行仿真计算，可快速准确的计算出《钢结构设计规范》条件下，该棚型的应力及变形情况，相比PKPM及其他有限元软件的分析方法，同等工作条件下本专利技术能够有效节约分析时间，提升分析效率，同时具备对大棚的连接，局部等细节校核细致和量化的能力。以上所述，仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏轻钢联排棚棚结构有限元抗雪分析计算方法，其特征在于：它包括如下步骤：1.基于大棚工程施工图纸，通过三维软件SOLIDWORKS建立光伏轻钢联排棚的三维几何模型，并另存为STP格式几何模型；2.在ANSYS WORKBENCH软件SPACECLAIM模块里将该STP格式几何模型导入；3.对导入的模型进行几何前处理进行模型简化，目的在于保证网格的划分质量和较高的计算精度；4.在SPACELCLAIM模块内对大棚模型进行抽中面处理；5.对大棚向阳面的电池组件采用SOLID186单元进行网格划分；6.在Engineering Data模块内依据工程图纸要求定义光伏轻钢单排棚的材料属性；7.对大棚整体模型进行网格划分，使用四边形壳单元shell181，控制该部网格尺寸为4mm；8.在workbench 中的static structural 模块中对钢构架模型进行抗雪分析，施加雪荷载，雪荷载大小为0.65

【技术特征摘要】
1.一种光伏轻钢联排棚棚结构有限元抗雪分析计算方法，其特征在于：它包括如下步骤：1.基于大棚工程施工图纸，通过三维软件SOLIDWORKS建立光伏轻钢联排棚的三维几何模型，并另存为STP格式几何模型；2.在ANSYSWORKBENCH软件SPACECLAIM模块里将该STP格式几何模型导入；3.对导入的模型进行几何前处理进行模型简化，目的在于保证网格的划分质量和较高的计算精度；4.在SPACELCLAIM模块内对大棚模型进行抽中面处理；5.对大棚向阳面的电池组件采用SOLID186单元进行网格划分；6.在EngineeringData模块内依据工程图纸要求定义光伏轻钢单排棚的材料属性；7.对大棚整体模型进行网格划分，使用四边形壳单元shell181，控制该部网格尺寸为4mm；8.在workbench中的staticstructural模块中对钢构架模型进行抗雪分析，施加雪荷载，雪荷载大小为0.65，雪荷载方向垂直于受力面，雪荷载的受力面为支架左侧向阳面的光伏电池板组件；9.对大棚模型整体添加标准地球重力；10.依据设计规范要求约束该设计棚型底面连接件的自由度；11.运行求解计算；12.添加应力和变形结果并查看相应云图。2.根据权利要求1所述的一种光伏轻钢联排棚棚结构有限元抗雪分析计算方法，其特征在于：所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜荣升，袁涛，刘善亮，田海韡，王宝营，李丹阳，崔正彬，卢宾，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