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1、機(jī)械工程前沿技術(shù)的應(yīng)用 機(jī)械工程前沿技術(shù)的應(yīng)用 2014/03/08 1光伏系統(tǒng)力學(xué)設(shè)計(jì) 1.1光伏系統(tǒng)受力特點(diǎn)光伏系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)是支架和光伏組件。支架的特點(diǎn)是自身體積小、重量較大，光伏組件的特點(diǎn)是自身面積大、重量輕。由此可以看出光伏系統(tǒng)在實(shí)際工作過程中會(huì)受到雪、雨、風(fēng)、震等外界載荷以及自身重力的較大影響。尤其是跟蹤式系統(tǒng)，其跟蹤過程中外界載荷會(huì)發(fā)生比較大的波動(dòng)。從系統(tǒng)正面吹來的風(fēng)壓以及從系統(tǒng)背面吹來的風(fēng)壓引起的材料的彎曲強(qiáng)度和彎曲量、支撐臂的壓縮以及拉伸強(qiáng)度、螺栓的強(qiáng)

2、度都是重要的設(shè)計(jì)校核因素。 1.2光伏系統(tǒng)力學(xué)設(shè)計(jì)概要1）結(jié)構(gòu)材料的選取。堅(jiān)持以最少的品種規(guī)格滿足最大使用要求的原則。盡量選取同樣材質(zhì)（如Q195、Q235、Q345等）相同尺寸規(guī)格的型材。2）載荷的計(jì)算。固定載荷，包括組件質(zhì)量、支架自重以及其他配件重量；風(fēng)壓載荷，加在組件上的風(fēng)壓力和加在支架上的風(fēng)壓力的綜合；積雪載荷，與組件面垂直的積雪載荷；地震載荷，加在支架上的水平地震力。設(shè)計(jì)時(shí)主要考量以上載荷對(duì)支架和組件本身的材料彎曲強(qiáng)度和彎曲量、壓縮以及拉伸強(qiáng)度、螺栓的強(qiáng)度、支撐基礎(chǔ)穩(wěn)定性等因素。由此可見，系統(tǒng)的力學(xué)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容復(fù)雜、繁多。針對(duì)不同的安裝環(huán)境以及多樣化的光伏系統(tǒng)，設(shè)計(jì)工作任務(wù)工作量將

3、越來越大。 2機(jī)械工程前沿技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 2.1相關(guān)機(jī)械工程前沿技術(shù)介紹 機(jī)械工程前沿的主要技術(shù)和內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：成組技術(shù)；精益生產(chǎn)（LeanProduction）；敏捷制造（agilemanufacturing）；并行工程（concurrentengineering）；CAD/CAPP/CAM；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；CIMS。針對(duì)光伏系統(tǒng)力學(xué)設(shè)計(jì)主要應(yīng)用的是CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。 2.1.1CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）技術(shù)利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。簡稱CAD。在工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)可以幫助設(shè)計(jì)人員擔(dān)負(fù)計(jì)算、信息存儲(chǔ)和制圖等項(xiàng)工作。在設(shè)計(jì)中

4、通常要用計(jì)算機(jī)對(duì)不同方案進(jìn)行大量的計(jì)算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設(shè)計(jì)信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設(shè)計(jì)人員通常用草圖開始設(shè)計(jì)，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計(jì)算機(jī)完成；利用計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。 2.1.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality）技術(shù)是使用感官組織仿真設(shè)備和真實(shí)或虛幻環(huán)境的動(dòng)態(tài)模型生成或創(chuàng)造出人能夠感知的環(huán)境或現(xiàn)實(shí)，使人能夠憑借直覺作用于計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的三維仿真模型的虛擬環(huán)境。其目的是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，借助建模與仿真技術(shù)及時(shí)地、并行地、模擬出產(chǎn)品未來制

5、造過程乃至產(chǎn)品全生命周期的各種活動(dòng)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響，預(yù)測、檢測、評(píng)價(jià)產(chǎn)品性能和產(chǎn)品的可制造性等等。從而更加有效地、經(jīng)濟(jì)地、柔性地組織生產(chǎn)，增強(qiáng)決策與控制水平，有力地降低由于前期設(shè)計(jì)給后期制造帶來的回溯更改，達(dá)到產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本最小化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的最優(yōu)化、生產(chǎn)效率的最大化。 2.2相關(guān)技術(shù)應(yīng)用展望 2.2.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)先根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行系統(tǒng)的虛擬設(shè)計(jì)，從而更加直觀的了解構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的組成零件，進(jìn)而進(jìn)行生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)了并行設(shè)計(jì)縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期。 2.2.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，可以隨時(shí)對(duì)單個(gè)零件進(jìn)行校核分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)薄弱部分來更換選材或者進(jìn)行結(jié)構(gòu)

6、補(bǔ)強(qiáng)。也可以針對(duì)系統(tǒng)整體進(jìn)行單項(xiàng)或者綜合的載荷加載從而模擬出系統(tǒng)工況下的載荷情況，全面掌握應(yīng)力、應(yīng)變等信息。 3結(jié)語 隨著機(jī)械工程前沿技術(shù)的發(fā)展以及光伏系統(tǒng)的日趨多樣化，在光伏系統(tǒng)力學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域CAD/CAPP/CAM、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)極大的改變了傳統(tǒng)的工作模式。在不遠(yuǎn)的未來，更多其他前沿技術(shù)的應(yīng)用也必將極大促進(jìn)該領(lǐng)域的發(fā)展帶來革命性的變化。 作者：陳濤單位：六九硅業(yè)有限公司 上一個(gè)文章： 機(jī)械工程實(shí)踐教學(xué)的論述下一個(gè)文章： 機(jī)械工程實(shí)訓(xùn)教學(xué)的探討