【摘要】：在槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)中，聚光集熱技術(shù)是其熱發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù)。聚光器組由反射鏡、支架結(jié)構(gòu)、跟蹤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等部分組成，其中聚光器支架結(jié)構(gòu)是整個(gè)太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的主要承載部件，它起到連接、支撐各部件的作用，同時(shí)也承受著傳給它的各種力和力矩，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度以保證結(jié)構(gòu)的可靠性和壽命。此外，支架的重量要盡量減輕，以減輕整體的重量，從而降低成本。鑒于此，本文在聚光器的支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中引入拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，以便設(shè)計(jì)出合理的支架結(jié)構(gòu)，主要取得了如下研究成果和結(jié)論： 首先，介紹了幾種典型的聚光器支架結(jié)構(gòu)，分析各自的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并選擇其中一種作為本文研究的基礎(chǔ)模型，然后對(duì)這個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜態(tài)分析，其結(jié)果作為優(yōu)化后的性能對(duì)比做準(zhǔn)備。 其次，利用HyperWorks的優(yōu)化模塊，以結(jié)構(gòu)的柔度最小為目標(biāo)，優(yōu)化后的體積為約束，建立了基于變密度法的聚光器支架拓?fù)鋬?yōu)化的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過多次拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算，得到了一些重要的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上根據(jù)可制造化處理原則結(jié)合制造工藝要求對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了可制造化處理，，并得到了一個(gè)新的支架結(jié)構(gòu)。 最后，對(duì)可制造化處理后的新結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析，其強(qiáng)度和剛度都得到了提高，隨后對(duì)支架的截面尺寸又進(jìn)行了優(yōu)化，取得了較好的輕量化效果，從而進(jìn)一步說明了拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性、可靠性及現(xiàn)實(shí)意義。 本文的研究成果不僅可以為企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、優(yōu)化和改造提供實(shí)際的參考和指導(dǎo)，解決企業(yè)的實(shí)際問題，更重要的是說明了如何利用拓?fù)鋬?yōu)化方法對(duì)典型的聚光器支架進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)其它產(chǎn)品輕量化設(shè)計(jì)提供了有價(jià)值的參考，具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。
【圖文】：

（a）尺寸優(yōu)化前結(jié)構(gòu) （b）尺寸優(yōu)化后結(jié)構(gòu)圖 2.1 尺寸優(yōu)化示意圖Fig.2.1 Schematic diagram of size optimization設(shè)支架桿件總數(shù)為 n，第 i 個(gè)構(gòu)件的壁厚參數(shù)為 xi(i=1,2,…,n) ；以 T1 2inXxxxx 為設(shè)計(jì)變量，支架結(jié)構(gòu)總體積的函數(shù)為 V (X),則尺寸參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型可以描述為：求： T1 2inXxxxx （2.10）使： niiiVVAx10min （2.11）滿足：xxxiniii1,2,,minmax

幾何形狀或者邊界形狀，以改善結(jié)構(gòu)特性。常用的形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)有兩類控制點(diǎn)的坐標(biāo)作為設(shè)計(jì)變量，然后通過邊界控制點(diǎn)來改變結(jié)構(gòu)的形狀；采用一組適當(dāng)?shù)幕瘮?shù)，并附加一些自由變化的參數(shù)來描述，然后通過數(shù)的參數(shù)來改變結(jié)構(gòu)的邊界形狀，從而達(dá)到改善結(jié)構(gòu)性能和節(jié)省材料
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TK513.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2663380