本发明专利提供了一种基于ansysworkbench的光伏冬暖阴阳棚动态风载分析方法。
背景技术：
光伏冬暖阴阳棚是根据市场需求新研发的一种光伏农业大棚，具有成本低、方便安装等优势，但是此类大棚结构计算较复杂。光伏轻钢草药棚在设计确定棚型之后，需要进行结构的稳定性计算，尤其对于连接杆件等细长件在受到动态风载时，若其连接件承受的应力小于其许用应力的时候，压杆会发生变形而失去承载能力，即压杆失稳问题。
光伏冬暖阴阳棚的设计必须符合《钢结构设计规范》,依据中国建筑科学与发布的pkpm钢结构技术条件，要求大棚必须满足在动态风载工况下的使用条件，即校核该设计棚型在该工况下的结构强度，现阶段的工程技术人员通常利用pkpm软件进行校核，存在建模繁琐，模型导入困难，分析过程中对大棚的连接，局部等细节校核无法细致和量化，与利用ansysworkbench模块相比，pkpm的分析存在分析时间长、难度大、效率低的问题。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明采用ansysworkbench有限元软件，基于对光伏轻钢草药棚的薄壁机构进行动态风载的分析，为轻钢型草药棚的设计提供理论上的依据，预防后期建设或应用过程中会产生的一系列问题。
本发明内容包括以下的技术方案：
一种光伏冬暖阴阳棚动态风载分析方法，包括以下步骤：
1.基于大棚工程施工图纸，通过三维软件ug建立光伏轻钢冬暖阴阳棚的三维几何模型，并另存为stp格式几何模型；
2.在ansysworkbench软件dm模块里将该stp格式几何模型导入；
3.导入的几何模型进行简化处理；
4.在spaceclaim模块内对大棚拱架结构cf、ef、ae以及大棚拱架支柱de采取抽梁处理，采用beam188梁单元进行网格划分；由于大棚拱架结构cf、ef、ae以及大棚拱架支柱de为管材；
5.对大棚顶部的光伏电池板，采用solid186实体单元进行网格划分；
6.对其余薄壁轻钢结构采取抽中面模型处理，采用shell181壳单元进行网格划分；
7.为保证计算精度，对c型连接块与光伏电池板之间连接的螺栓孔以及斜撑与立柱、立柱与顶部斜面钢梁之间连接的螺栓孔进行网格细化处理
8.去掉的螺栓连接部位对其接触设置采用fixedrevolved，约束其移动和转动；
9.其余连接部位接触设置默认绑定bonded
10.大棚拱架结构cf、ef、ae以及大棚拱架支柱de部件共节点设置；
11.在engineeringdata模块内依据工程图纸要求定义光伏轻钢冬暖阴阳棚的材料属性，如下：
12.在workbench中的transientstructural模块中对大棚模型施加动态风压谱，风压谱的受力面为支架斜侧的光伏电池板以及底部拱梁结构ae；
13.在analysissettings中设置120个荷载子步，用于加载动态风压谱；
14.对大棚模型整体添加标准地球重力；
15.依据设计规范要求约束a、d、c点的自由度，采用fixedsupport设置；
16.约束立柱b端底面的自由度；
17.运行求解计算；
18.添加应力和变形结果并查看相应云图。
所述步骤（1）中建立三维模型要基于冬暖阴阳棚的整体尺寸，装配尺寸以及零件尺寸。
所述步骤（3）中的几何处理包括以下步骤：
a.简化掉c型连接块h与光伏电池板g之间连接的螺栓；
b.简化掉斜撑与立柱、与顶部斜面钢梁之间连接的螺栓；
优选的，所述步骤（12）中材料的属性为：
45#，弹性模量2.09e+11pa，泊松比0.269，材料屈服强度355mpa；
q235a,弹性模量2.12e+11pa，泊松比0.288，材料屈服强度235mpa；
q345,弹性模量2.06e+11pa，泊松比0.28，材料屈服强度345mpa；
有益效果：
通过本发明采用有限元的方法运用软件对光伏轻钢冬暖阴阳棚进行动态风载仿真计算，可快速准确的计算出《钢结构设计规范》动态风载条件下，该棚型的应力及变形情况，相比pkpm及其他有限元软件的分析方法，同等工作条件下本发明能够有效节约分析时间，提升分析效率，同时具备对大棚的连接，局部等细节校核细致和量化的能力。
附图说明
图1为光伏冬暖阴阳棚的施工工程图；
图2为光伏冬暖阴阳棚的动态风谱图；
图3为光伏冬暖阴阳棚动态风载分析方法的流程图。
其中：1-电池板；2-c型连接块；3-大棚拱架；4-斜撑。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步解释。
实施例1
一种光伏冬暖阴阳棚动态风载分析方法，包括以下步骤：
1.基于大棚工程施工图纸，通过三维软件ug建立光伏轻钢冬暖阴阳棚的三维几何模型，并另存为stp格式几何模型；
2.在ansysworkbench软件dm模块里将该stp格式几何模型导入；
7.导入的几何模型进行简化处理；
8.在spaceclaim模块内对大棚拱架3的cf、ef、ae拱架部分以及大棚拱架支柱de采取抽梁处理，采用beam188梁单元进行网格划分；由于大棚拱架结构cf、ef、ae以及大棚拱架支柱de为管材；
9.对大棚顶部的光伏电池板，采用solid186实体单元进行网格划分；
10.对其余薄壁轻钢结构采取抽中面模型处理，采用shell181壳单元进行网格划分；
7.为保证计算精度，对c型连接块2与光伏电池板1之间连接的螺栓孔以及斜撑4与立柱、立柱与顶部斜面钢梁之间连接的螺栓孔进行网格细化处理
8.去掉的螺栓连接部位对其接触设置采用fixedrevolved，约束其移动和转动；
9.其余连接部位接触设置默认绑定bonded；
10.大棚拱架结构cf、ef、ae以及大棚拱架支柱de部件共节点设置；
11.在engineeringdata模块内依据工程图纸要求定义光伏轻钢冬暖阴阳棚的材料属性；
12.在workbench中的transientstructural模块中对大棚模型施加动态风压谱，风压谱的受力面为支架斜侧的光伏电池板以及底部拱梁结构ae；
13.在analysissettings中设置120个荷载子步，用于加载动态风压谱；
14.对大棚模型整体添加标准地球重力；
15.依据设计规范要求约束a、d、c点的自由度，采用fixedsupport设置；
16.约束立柱b端底面的自由度；
17.运行求解计算；
18.添加应力和变形结果并查看相应云图。
所述步骤（1）中建立三维模型要基于冬暖阴阳棚的整体尺寸，装配尺寸以及零件尺寸。
所述步骤（3）中的几何处理包括以下步骤：
a.简化掉c型连接块2与光伏电池板1之间连接的螺栓；
b.简化掉斜撑4与立柱、斜撑4与顶部斜面钢梁之间连接的螺栓；
优选的，所述步骤（12）中材料的属性为：
45#，弹性模量2.09e+11pa，泊松比0.269，材料屈服强度355mpa；
实施例2
本实施例除以下特征外，其余同实施例1；
所述步骤（4）中材料的属性为：q235a,弹性模量2.12e+11pa，泊松比0.288，材料屈服强度235mpa。
实施例3
所述步骤（4）中材料的属性为：q345,弹性模量2.06e+11pa，泊松比0.28，材料屈服强度345mpa。