[發明專利]一種光伏板連接件的拓撲優化方法及光伏板連接件

在審

• 申請號: 202110205339.5
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN112821853A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 徐佳琦
• 申請（專利權）人: 江蘇新禾建設工程有限公司
• 主分類號: H02S20/22
• 分類號: H02S20/22
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種光伏板連接件的拓撲優化方法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟S1：根據需要的光伏板選定傳統光伏板連接件設計，選定光伏板連接件材料；

步驟S2：測量傳統光伏板連接件尺寸；

步驟S3：根據所述傳統光伏板連接件尺寸繪制設計域；

步驟S4：對所述設計域進行拓撲優化并得到拓撲優化結果；其中，拓撲優化的目標為最小化連接件的最大位移，約束條件為體積分數小于限定值；

步驟S5：對所述拓撲優化結果進行后處理并得到合理優化設計；其中，后處理包括刪除無法加工的結構；

步驟S6：對所述合理優化設計進行有限元分析，判斷是否滿足應力、位移約束條件，若滿足，則輸出所述合理優化設計；否則轉至步驟S4，放松約束條件，重新進行拓撲優化。

2.如權利要求1所述的光伏板連接件的拓撲優化方法，其特征在于，在所述步驟S3中，所述設計域包括所述連接件的設計域以及與所述連接件耦合的固定件的設計域。

3.如權利要求2所述的光伏板連接件的拓撲優化方法，其特征在于，在所述步驟S4包括如下步驟：

步驟S401：固定件的設計域劃分為n₁個有限單元，連接件的設計域劃分為n₂個有限單元，有限單元總數為n₁+n₂；

步驟S402：應用固體各向同性材料懲罰模型，在此模型中每個有限單元的材料密度處于0～1之間，0代表此單元完全刪除，1代表此單元完全保留；每個有限單元的楊氏模量計算公式為其中ρ_j為第j個有限單元的單元楊氏模量，E_0,j和E(ρ_j)分別代表了第j個有限單元的實際楊氏模量和懲罰樣式模量；p為懲罰因子，p＝3.0；

步驟S403：進行拓撲優化，拓撲優化方程為

設計域：

設計目標：

約束條件：

其中，體積分數的定義為

4.如權利要求1所述的光伏板連接件的拓撲優化方法，其特征在于，在所述步驟S5的有限元分析中，連接件承受的最大載荷為光伏板自重及風載荷；

假定四個連接件承受的載荷均勻分布，則每一連接件承載的光伏板自重為G＝mg/4；

風荷載根據《建筑結構荷載規范》GB 50009-2012進行設計，風荷載標準值ω_k＝β_gzμ_slμ_zω₀；光伏板的面積為a，設計風荷載為Q_W＝ω_k×a；

重力荷載G和風荷載Q_W的組合系數Γ_G和Γ_Q分別為1.2和1.4；

其中，β_gz為風振系數，μ_z為風壓高度變化系數，μ_sl為風荷載體型系數，ω₀為地區基本風壓。

5.一種光伏板連接件，其特征在于，應用如權利要求1-4任意一項所述的光伏板連接件的拓撲優化方法進行設計，包括若干空心單元；

若干所述空心單元的外壁面弧形拼接并分別形成連接件部、中間部和固定部；

所述連接件部與所述固定部分別連接于所述中間部外壁面的上端和下端，所述連接件部用于掛接于主體結構的連接端，所述固定部用于與光伏板外框連接；其中，所述中間部朝向主體結構的面傾斜于豎直方向，且上端與主體結構的連接端相連。

6.如權利要求5所述的光伏板連接件，其特征在于，所述空心單元的空心部分的橫截面為三邊形或四邊形。

7.如權利要求5所述的光伏板連接件，其特征在于，所述還包括填充部，所述填充部填充于所述固定部的所述空心單元內。

8.如權利要求7所述的光伏板連接件，其特征在于，所述填充部還填充于所述連接件部的至少一個所述空心單元內或所述中間部的至少一個所述空心單元內。