槽式太阳能聚光板支架螺栓强度仿真

1.背景

槽式太阳能发电系统由太阳能聚光板，以及吸热配件或接收器组成。其中太阳能聚光器由许多弯曲的反射板组合装配而成，安装在支架上。吸热管或接收器管沿着每个抛物形反射板的焦线固定安装，用以吸收太阳辐射能，传热工质都要从太阳能集热管中流过，从而产生过热蒸汽，直接输送到涡轮机用以发电。槽式太阳能聚光板支架工作环境恶劣，风力会大大影响支架螺栓寿命，选择合适的强度的螺栓能提高太阳能聚光板的使用寿命。本仿真就聚光板的螺栓进行仿真分析。

2.计算原理

由于槽式太阳能支架工作时，每天承受不同风级载荷的作用。考虑常规使用环境可能经受的风级及可忽略情况，6-12级风载情况下对槽式太阳能支架的影响。风载工况如表所示。

3.槽式太阳能承受风载工况

序号	风载等级		换算载荷/Pa
1	4		60.23
2	6		114.56
3	8		257.5
4	10		491.25
5	12	800

3.材料属性

仿真采用Q235刚作为聚光板支架，材料属性如图。

4．网格划分

5.施加约束

槽式太阳能支架的连接采用刚性连接方式，方钢与太阳能反光板支架底座上的焊接采用刚性连接，底座与反光板支架采用螺栓连接，螺栓与螺栓孔之间的接触定义为“表面与表面接触”，法向定义为“硬”接触，切向定义为“罚”；在模型中反光板的与支架的连接处施加全约束。在反光板的外侧施加于板面相垂直的均布荷载模拟风荷载。

6.计算结果

7.结论

钢结构连接螺栓的性能等级分为10多个等级，例如3.6、4.0、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9。螺栓等级的特定含义是例如代表拉伸强度的等级4.8的螺栓。0.8表示强度除以拉伸强度的比，即4.8级螺栓的拉伸强度为400MPa，强度为400×0.8＝320MPa，6.8级螺栓的拉伸强度为600MPa，强度为600×0.8＝480MPa，。

承受风载条件下，载荷10级风力时，槽式太阳能托臂支架变形约为1mm，建议选用高强度螺栓。

8.仿真计算采用的设备基本情况

处理器为Intel(R) Core(TM) i5-10500 CPU @ 3.10GHz 3.10 GHz

机带RAM：  16.00 GB

系统类型：64 位操作系统, 基于 x64 的处理器