[發明專利]一種光伏板鋼邊框結構的正向設計方法

有效

• 申請號: 202111029194.4
• 申請日: 2021-09-03
• 公開（公告）號: CN113468697B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 王士濤;董小虎;吳坤;佘昊;周俊兵
• 申請（專利權）人: 江蘇中信博新能源科技股份有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 楊用玲

1.一種光伏板鋼邊框結構的正向設計方法，其特征在于，包括：

分析用戶使用環境以及對光伏板鋼邊框實際需求的工程信息，獲取每個工況的目標值；

根據若干個所述目標值以及所述光伏板鋼邊框預設的幾何信息和邊界物理參數，生成所述光伏板鋼邊框的初始設計模型；

利用多工況拓撲優化技術和折衷導重法，對所述初始設計模型進行形態優化，得到所述光伏板鋼邊框的初始拓撲優化結構；具體包括：

采用所述多工況拓撲優化技術定義優化問題信息；包括：

所述優化問題信息包括設計變量、工況、約束條件和優化目標，計算如下：

；

；

；

其中，x為設計變量；U_sum(X)是總目標函數，U_j(X)是第j工況下的目標函數，所述目標函數包括強度目標函數、剛度目標函數、穩定性目標函數、位移目標函數、頻率目標函數；w_j為權重因子，J為工況數；g(X)是約束函數，所述約束函數包括質量約束函數、體積約束函數；

通過所述折衷導重法對所述優化問題信息進行求解，以得到所述光伏板鋼邊框的初始拓撲優化結構；具體包括：

；

；

其中，S_i稱為x_i的折衷導重；為步長因子；H_i稱為x_i的容重；k為步長；p為懲罰因子，且p≥2；η為權值因子；

根據所述初始拓撲優化結構建立近似參數化模型，對所述近似參數化模型進行尺寸優化，得到符合所述目標值的所述光伏板鋼邊框的目標拓撲優化結構；

其中，所述拓撲優化結構包括采用多工況拓撲優化技術進行概念設計以得到所述光伏板鋼邊框最優的截面形式的拓撲結構。

2.根據權利要求1所述的光伏板鋼邊框結構的正向設計方法，其特征在于，在所述利用多工況拓撲優化技術和折衷導重法，對所述初始設計模型進行形態優化，得到所述光伏板鋼邊框的初始拓撲優化結構之前，還包括：

根據所述初始設計模型定義單元信息并對所述單元進行賦值，對所述初始設計模型進行優化區和非優化區域的設定。

3.根據權利要求1所述的光伏板鋼邊框結構的正向設計方法，其特征在于，所述根據所述初始拓撲優化結構建立近似參數化模型，對所述近似參數化模型進行尺寸優化，得到符合所述目標值的所述光伏板鋼邊框的目標拓撲優化結構，包括：

對所述近似參數化模型，采用有限元軟件進行初始性能分析；

通過有限元軟件選取尺寸優化設計變量、定義響應、約束條件和優化目標關聯設計變量及屬性；進行優化計算以迭代更新所述設計變量，獲取所述目標拓撲優化結構。

4.根據權利要求3所述的光伏板鋼邊框結構的正向設計方法，其特征在于，還包括：

對迭代更新所述設計變量時對應的中間拓撲優化結構進行性能分析；

當所述中間拓撲優化結構的性能符合所述目標值時，則所述中間拓撲優化結構為目標拓撲優化結構；

當所述中間拓撲優化結構的性能不符合所述目標值時，則返回繼續優化求解。

5.根據權利要求1~4中任一項所述的光伏板鋼邊框結構的正向設計方法，其特征在于，還包括：

根據所述目標拓撲優化結構不同的組合形式以及使用環境建立不同的有限元模型，對所述目標拓撲優化結構進行機械性能仿真分析評估。