Conception et application de profilés en aluminium dans l'industrie photovoltaïque

L'énergie est la base matérielle de la survie de la vie. Il s’agit d’un problème majeur auquel l’humanité est confrontée au XXIe siècle. Les énergies vertes telles que l'énergie éolienne, l'énergie hydraulique à petite échelle, la bioénergie, l'énergie solaire, l'énergie géothermique, etc. sont de plus en plus appréciées par les gens. Parmi elles, l’énergie solaire est l’énergie propre la plus potentielle et la plus inépuisable. Avec le développement de l'industrie photovoltaïque, ses supports sont passés de produits en acier à des profilés en alliage d'aluminium , mettant en évidence ses avantages respectueux de l'environnement tels que la légèreté, la durabilité, les structures diversifiées et la recyclabilité. À cette fin, une structure de produit raisonnable est conçue grâce à une analyse mécanique, qui peut non seulement répondre aux exigences d'utilisation, mais également avoir une structure simple et légère.

1.2 Exigences de conception :

(1) Spécifications du panneau solaire : 1650 mm × 990 mm × 50 mm

(2) Nombre de panneaux solaires installés : 14 (

3) Réseau de panneaux solaires : 2×7=14

(4) Angle d'inclinaison du support : 30°

(5) Vitesse maximale du vent : 42 m/s

(6) Charge de neige : 0,65 kN/m2

(7) Charge du panneau solaire : 0,2 kN/m2

(8) Conditions d'installation : Sol, catégorie de rugosité du sol II

(9) Norme de calcul : JIS C8955 : 2011

(10) Durée de vie du produit : 20 ans

2 Conception de force

2.1 Conditions de conception

①La charge de neige est de 0,65 kN/m2 et la vitesse maximale du vent est réglée à : 42 m/s. Les charges sismiques ne sont pas prises en compte. On peut calculer que l'épaisseur verticale de la neige est inférieure à 1 m, ce qui est un calcul pour des endroits ordinaires.

② D'après ce qui précède, on peut supposer qu'il s'agit de la charge maximale dans un endroit général, et la charge composite à court terme de la charge fixe G et de la charge de pression du vent W générée par la tempête est utilisée, c'est-à-dire G+ W ; la combinaison de charges G+S lorsqu'il y a de la neige.

③ Calculez la résistance à la flexion et la quantité de flexion du matériau causées par la pression du vent soufflant depuis l'avant du support (sous le vent) et la pression du vent soufflant derrière le support (vent de face), et confirmez la résistance.

④ Hauteur maximale H=2,175m.

2.2 Charges supposées

①Module solaire à charge fixe : Gm =0,2kN/m2 ; Poids de la piste en forme de T 110 : G2 = 1,703 × 9,8/(1,65/2) = 0,021 kN/m2 ; Poids de charge fixe d'une voie unique en forme de T 110 G= 0,2+0,021=0,221 kN/m2 ;

② Charge de pression du vent : supposons que la charge de pression du vent soufflant depuis l'avant du réseau (sous le vent) est Wp Wp=Cw×(0,6×V0 2 ×E×I) Cw—coefficient de vent. Ce schéma est une pression positive. La formule de calcul est : 0,65+0,009θ=0,65+0,009×30=0,92 V0—Vitesse du vent 42m/s E—Coefficient environnemental, puisque H=2,175m est inférieur à Zb=5m Selon la formule (4), la rugosité du sol La catégorie est II Er=1,7×(Zb /ZG)α =1,7×（5/350）0,15=0,8988 E=Er 2 /m2 La charge de pression du vent (vent de face) soufflant derrière le réseau est Wp, et la le coefficient du vent est remplacé par : Cw – coefficient du vent. Ce plan est une pression négative. La formule de calcul est la suivante : 0,71+0,016θ=0,71+0,016×30=1,19 Wp=1,19×（0,6×422×1,777×1,0）=2,238 kN/m2

③Charge de pression de neige Sp Charge de neige q : q=0,65 kN/m2 Surface de neige As est la surface projetée horizontale de la surface du réseau : As=A×cos30°

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

④Charge sur chenilles en forme de T unique : Charge pendant une accumulation de neige à court terme : G +S =0,221 +0,473 = 0,694 kN/m2 Charge pendant une tempête à court terme : G+W=0,221+1,73=1,951 kN/m2 (sous le vent) GW =0,221- 2,238=-2,017 kN/m2 (vers le haut contre le vent) Étant donné que la force contre le vent est supérieure à la force le long du vent, les calculs suivants ne prennent en compte que le vent contraire. En prenant le calcul de la charge de vent contraire lors d'une tempête à court terme, une seule piste en forme de T q=2,017 kN/m2 × 1,65/2=1,664 kN/m2

2.3 Analyse des contraintes du tube carré

La longueur du carré en aluminium 60×1505 étant plus longue que celle du carré en aluminium 60×600, il suffit de vérifier la stabilité du carré en aluminium 60×1505. La force du carré d'aluminium 60×1505 est : F=FB/cos30°=13319.5/ cos30°=15380N. Les deux extrémités du carré en aluminium 60×1505 sont articulées, donc μ= 1. D'après les paramètres de section transversale, I=300653mm4, i=22,1mm ; le module élastique de l'aluminium E = 6,9 × 104 MPa. La longueur de la tige l = 1505mm. Alliage d'aluminium σp = 175MPa, alors la flexibilité λ= μl i = 1×1505 22,1 =68 λ1=π E σp =3,14× 6,9×104 175 =62,3. Obtenir : λ>λ1 Le carré en aluminium 60×1505 est donc une grande tige de conformité. La formule d'Euler est utilisée pour calculer Fcr= π2 EI (μl)2 = 3,142 ×6,9×104 ×300653 (1×1505)2 =90303N F=15380N＜Fcr, donc le système global est stable.

Avec l'utilisation généralisée de matériaux industriels en aluminium et la promotion de concepts de protection de l'environnement dans l'industrie photovoltaïque, l'utilisation d'alliages d'aluminium dans ses domaines est devenue de plus en plus importante, en particulier dans des pays comme l'Europe et le Japon. Actuellement, notre société développe vigoureusement des supports et des profilés de cadre solaires. Au cours du processus de conception, analyse mécanique de la section de conception, tout en garantissant les exigences de résistance pour résister à la pression du vent et à la pression de la neige, optimiser la structure et l'utilisation rationnelle, et concevoir une section de profilé techniquement réalisable, économique en matériaux et facile à assembler. , pour mieux répondre aux besoins de développement de l’industrie.