Formulación Analítica y Optimización de la Morfología Inicial de Soportes Fotovoltaicos Flexibles de Truss de Doble Capa

Con el rápido desarrollo de la industria fotovoltaica, los soportes fotovoltaicos flexibles se utilizan cada vez más. Parámetros como la deflexión, el tramo y las dimensiones de la sección transversal de los cables son factores importantes que afectan su rendimiento mecánico y económico. Por lo tanto, con el fin de reducir el consumo de acero y el costo y mejorar el valor de aplicación, es crucial diseñar y optimizar su morfología inicial. En este documento, se presenta el comportamiento mecánico de una estructura de cable único, y se deducen las formulaciones analíticas simplificadas para la fuerza interna y el desplazamiento basadas en las características geométricas no lineales y la suposición de pequeñas deformaciones de los soportes fotovoltaicos flexibles. Sobre esta base, se derivan las expresiones analíticas para la fuerza del cable y el desplazamiento de una estructura de soporte fotovoltaico flexible de truss de doble capa pretensada convexa bajo una carga uniforme, y se verifica la corrección de las formulaciones analíticas comparando los valores con los resultados del análisis de elementos finitos. Con el fin de reducir los costos de construcción del soporte fotovoltaico flexible, se establece un modelo matemático para optimizar la morfología de la estructura inicial de acuerdo con las formulaciones analíticas. Se optimiza la morfología inicial del soporte fotovoltaico flexible de truss de doble capa, y se comparan los resultados de optimización de diferentes límites de deformación por deflexión y si se permite o no que el cable soportante inferior se relaje. Los resultados indican que los errores de la formulación de desplazamiento y la formulación de fuerza del cable, al compararse con los resultados de elementos finitos, son menores al 3% y 4%, respectivamente, lo que verifica la precisión de las formulaciones analíticas. Al analizar la fuerza del cable y el desplazamiento de la estructura bajo acción estática, se sugiere que el límite de deflexión de la estructura de truss de doble capa debe ser de 1/100 de la luz única. Los cables soportantes inferiores del soporte fotovoltaico flexible de truss de doble capa son muy susceptibles a la relajación bajo cargas de succión del viento, y, al comparar los resultados de optimización, se sugiere que se debe permitir aflojamiento en los cables soportantes inferiores para un mejor efecto económico. Al elegir la morfología estructural más económica, se recomienda que la altura total de las vigas intermedias de la luz sea de 1/20 a 1/15 de la luz única. La formulación analítica y el modelo matemático para la optimización de la morfología inicial propuestos en este documento pueden proporcionar ciertas referencias y bases teóricas para el diseño de proyectos de ingeniería prácticos y desempeñar un papel importante en la promoción de su aplicación y promoción.