机械工程前沿技术的应用范文

1光伏系统力学设计

1.1光伏系统受力特点光伏系统的主要结构是支架和光伏组件。支架的特点是自身体积小、重量较大，光伏组件的特点是自身面积大、重量轻。由此可以看出光伏系统在实际工作过程中会受到雪、雨、风、震等外界载荷以及自身重力的较大影响。尤其是跟踪式系统，其跟踪过程中外界载荷会发生比较大的波动。从系统正面吹来的风压以及从系统背面吹来的风压引起的材料的弯曲强度和弯曲量、支撑臂的压缩以及拉伸强度、螺栓的强度都是重要的设计校核因素。

1.2光伏系统力学设计概要1）结构材料的选取。坚持以最少的品种规格满足最大使用要求的原则。尽量选取同样材质（如Q195、Q235、Q345等）相同尺寸规格的型材。2）载荷的计算。固定载荷，包括组件质量、支架自重以及其他配件重量；风压载荷，加在组件上的风压力和加在支架上的风压力的综合；积雪载荷，与组件面垂直的积雪载荷；地震载荷，加在支架上的水平地震力。设计时主要考量以上载荷对支架和组件本身的材料弯曲强度和弯曲量、压缩以及拉伸强度、螺栓的强度、支撑基础稳定性等因素。由此可见，系统的力学设计工作内容复杂、繁多。针对不同的安装环境以及多样化的光伏系统，设计工作任务工作量将越来越大。

2机械工程前沿技术在设计中的应用

2.1相关机械工程前沿技术介绍

机械工程前沿的主要技术和内容有以下几个方面：成组技术；精益生产（LeanProduction）；敏捷制造（agilemanufacturing）；并行工程（concurrentengineering）；CAD/CAPP/CAM；虚拟现实技术；CIMS。针对光伏系统力学设计主要应用的是CAD（计算机辅助设计）技术、虚拟现实技术等。

2.1.1CAD（计算机辅助设计）技术利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。简称CAD。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。

2.1.2虚拟现实技术虚拟现实（VirtualReality）技术是使用感官组织仿真设备和真实或虚幻环境的动态模型生成或创造出人能够感知的环境或现实，使人能够凭借直觉作用于计算机产生的三维仿真模型的虚拟环境。其目的是在产品设计阶段，借助建模与仿真技术及时地、并行地、模拟出产品未来制造过程乃至产品全生命周期的各种活动对产品设计的影响，预测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等等。从而更加有效地、经济地、柔性地组织生产，增强决策与控制水平，有力地降低由于前期设计给后期制造带来的回溯更改，达到产品的开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最大化。

2.2相关技术应用展望

2.2.1计算机辅助设计技术运用计算机辅助技术先根据实际工况进行系统的虚拟设计，从而更加直观的了解构成整个系统的组成零件，进而进行生产工艺的设计。实现了并行设计缩短了产品设计周期。

2.2.2虚拟现实技术系统设计过程中，可以随时对单个零件进行校核分析，及时发现薄弱部分来更换选材或者进行结构补强。也可以针对系统整体进行单项或者综合的载荷加载从而模拟出系统工况下的载荷情况，全面掌握应力、应变等信息。

3结语

随着机械工程前沿技术的发展以及光伏系统的日趋多样化，在光伏系统力学设计领域CAD/CAPP/CAM、虚拟现实技术的应用已经极大的改变了传统的工作模式。在不远的未来，更多其他前沿技术的应用也必将极大促进该领域的发展带来革命性的变化。

作者：陈涛单位：六九硅业有限公司