[发明专利]一种光伏板连接件的拓扑优化方法及光伏板连接件

权利要求书

1.一种光伏板连接件的拓扑优化方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤S1：根据需要的光伏板选定传统光伏板连接件设计，选定光伏板连接件材料；

步骤S2：测量传统光伏板连接件尺寸；

步骤S3：根据所述传统光伏板连接件尺寸绘制设计域；

步骤S4：对所述设计域进行拓扑优化并得到拓扑优化结果；其中，拓扑优化的目标为最小化连接件的最大位移，约束条件为体积分数小于限定值；

步骤S5：对所述拓扑优化结果进行后处理并得到合理优化设计；其中，后处理包括删除无法加工的结构；

步骤S6：对所述合理优化设计进行有限元分析，判断是否满足应力、位移约束条件，若满足，则输出所述合理优化设计；否则转至步骤S4，放松约束条件，重新进行拓扑优化。

2.如权利要求1所述的光伏板连接件的拓扑优化方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述设计域包括所述连接件的设计域以及与所述连接件耦合的固定件的设计域。

3.如权利要求2所述的光伏板连接件的拓扑优化方法，其特征在于，在所述步骤S4包括如下步骤：

步骤S401：固定件的设计域划分为n₁个有限单元，连接件的设计域划分为n₂个有限单元，有限单元总数为n₁+n₂；

步骤S402：应用固体各向同性材料惩罚模型，在此模型中每个有限单元的材料密度处于0～1之间，0代表此单元完全删除，1代表此单元完全保留；每个有限单元的杨氏模量计算公式为其中ρ_j为第j个有限单元的单元杨氏模量，E_0,j和E(ρ_j)分别代表了第j个有限单元的实际杨氏模量和惩罚样式模量；p为惩罚因子，p＝3.0；

步骤S403：进行拓扑优化，拓扑优化方程为

设计域：

设计目标：

约束条件：

其中，体积分数的定义为

4.如权利要求1所述的光伏板连接件的拓扑优化方法，其特征在于，在所述步骤S5的有限元分析中，连接件承受的最大载荷为光伏板自重及风载荷；

假定四个连接件承受的载荷均匀分布，则每一连接件承载的光伏板自重为G＝mg/4；

风荷载根据《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012进行设计，风荷载标准值ω_k＝β_gzμ_slμ_zω₀；光伏板的面积为a，设计风荷载为Q_W＝ω_k×a；

重力荷载G和风荷载Q_W的组合系数Γ_G和Γ_Q分别为1.2和1.4；

其中，β_gz为风振系数，μ_z为风压高度变化系数，μ_sl为风荷载体型系数，ω₀为地区基本风压。

5.一种光伏板连接件，其特征在于，应用如权利要求1-4任意一项所述的光伏板连接件的拓扑优化方法进行设计，包括若干空心单元；

若干所述空心单元的外壁面弧形拼接并分别形成连接件部、中间部和固定部；

所述连接件部与所述固定部分别连接于所述中间部外壁面的上端和下端，所述连接件部用于挂接于主体结构的连接端，所述固定部用于与光伏板外框连接；其中，所述中间部朝向主体结构的面倾斜于竖直方向，且上端与主体结构的连接端相连。

6.如权利要求5所述的光伏板连接件，其特征在于，所述空心单元的空心部分的横截面为三边形或四边形。

7.如权利要求5所述的光伏板连接件，其特征在于，所述还包括填充部，所述填充部填充于所述固定部的所述空心单元内。

8.如权利要求7所述的光伏板连接件，其特征在于，所述填充部还填充于所述连接件部的至少一个所述空心单元内或所述中间部的至少一个所述空心单元内。