[发明专利]一种光伏轻钢联排棚结构有限元抗雪分析计算方法

说明书

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，同等工作条件下本发明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，本发明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，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，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；