一种利用刚度优化的弹性薄板控形为槽式抛物面的成型方法技术

本发明专利技术是一种利用刚度优化的弹性薄板控形为槽式抛物面的成型方法。本发明专利技术采用平面薄板设计制造聚光器，提高了加工和运输到工作地点的效率，而且可以很容易地组装成槽状抛物面聚光器。本发明专利技术与传统方法相比，具有相当大的削减成本的潜力。本发明专利技术包括确定所设计聚光镜的抛物柱面函数，推导出槽型聚光器变厚度函数，厚度曲线；推导出层压式结构体的变宽度函数，宽度曲线；将变厚度、变宽度的方法结合起来；通过在厚度和宽度一定的板上打孔的方式，降低整体质量，近似替代连续刚度函数，再对孔距进行优化；最终利用绳索张拉支撑带成型。最终利用绳索张拉支撑带成型。最终利用绳索张拉支撑带成型。

【技术实现步骤摘要】
一种利用刚度优化的弹性薄板控形为槽式抛物面的成型方法


[0001]本专利技术涉及聚光镜成型太阳能利用
，是一种利用刚度优化的弹性薄板控形为槽式抛物面的成型方法。

技术介绍

[0002]太阳辐射是一种清洁的、可再生的、可持续的并且可以大范围利用的能源。但与传统形式的能源相比，辐射到地球表面的太阳辐射能流密度非常低，仅为1kW/m2，因此需要把太阳辐射聚集起来以获得较高的能量转化效率。抛物面聚光器的广泛应用证明它是一种提高聚能效率的有效方法。抛物面聚光器是许多太阳能系统一个重要的组成部分，特别是太阳光收集器。大尺寸和高精度的要求致使抛物面集光器设计、制造，装配及运输成本都非常昂贵。太阳能是一种清洁的，可持续性的新能源形式。但是到达地球表面上的太阳辐射能量密度较低，所以要充分的利用太阳能的话，就需要把太阳光进行聚焦，以达到提高利用效率的目的。传统方法制造而成的聚光器通常加工笨重，不便运输，且精度不佳会使聚光效率较低。因此降低造价，简化结构，提高整体精度，制造大型太阳能聚光镜与便于携带运输和安装的问题急需解决。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种利用刚度优化的弹性薄板控形为槽式抛物面的成型方法，本专利技术提供了以下技术方案：
[0004]一种利用刚度优化的弹性薄板控形为槽式抛物面的成型方法，由绳索牵引高弹性钢板支撑带两端，使得平面薄板形成抛物柱面形状；
[0005]柔性聚光器由高弹性支撑带和高反射性材料组成，高反射材料贴附在表面光洁的高弹性支撑带表面，通过绳索牵拉出设计形状，最终投入使用。
[0006]优选地，采用宽度一定、厚度连续变化的高弹性钢板、厚度一定、宽度连续变化的高弹性钢板以及宽度一定、厚度一定，开孔的高弹性钢板。
[0007]优选地，在宽度一定、厚度连续变化的弹性钢板，确定抛物柱面函数：
[0008][0009]利用弹性大变形欧拉伯努利方程，通过下式表示所述方程：
[0010][0011]推导出变厚度函数：
[0012][0013]通过数值分析方法求出变厚度曲线，再通过有限元仿真优化设计，确定弹性钢板
厚度曲线函数。
[0014]优选地，在厚度一定、宽度连续变化的弹性钢板，确定抛物柱面函数:
[0015][0016]利用弹性大变形欧拉伯努利方程,通过下式表示所述方程：
[0017][0018]推导出变宽度函数：
[0019][0020]通过数值分析求出变宽度曲线；再通过有限元仿真优化设计，确定弹性钢板宽度曲线函数。
[0021]优选地，在厚度一定、宽度一定的弹性钢板，确定抛物柱面函数：
[0022][0023]利用弹性大变形欧拉伯努利方程，通过下式表示所述方程：
[0024][0025]利用解析式推导出开孔数量，通过有限元仿真优化设计，确定弹性钢板开孔的位置与大小。
[0026]本专利技术具有以下有益效果：
[0027]本专利技术与传统方法相比，具有相当大的削减成本的潜力。包括确定所设计聚光镜的抛物柱面函数，推导出槽型聚光器变厚度函数，厚度曲线；推导出层压式结构体的变宽度函数，宽度曲线；将变厚度、变宽度的方法结合起来；通过在厚度和宽度一定的板上打孔的方式，降低整体质量，近似替代连续刚度函数，再对孔距进行优化；最终利用绳索张拉支撑带成型。本专利技术采用平面薄板设计制造聚光器，提高了加工和运输到工作地点的效率，而且可以很容易地组装成槽状抛物面聚光器。
附图说明
[0028]图1为槽型抛物面聚光镜成型；
[0029]图2为槽型抛物面聚光镜构成；
[0030]图3为变厚度等宽高弹性钢板支撑带；
[0031]图4为厚度变化曲线图；
[0032]图5为变宽度等厚高弹性钢板支撑带；
[0033]图6为宽度变化曲线图；
[0034]图7为等宽等厚打孔高弹性钢板支撑带。
具体实施方式
[0035]以下结合具体实施例，对本专利技术进行了详细说明。
[0036]具体实施例一：
[0037]根据图1至图7所示，本专利技术为解决上述技术问题采取的具体优化技术方案：
[0038]一种利用刚度优化的弹性薄板控形为槽式抛物面的成型方法，由绳索牵引高弹性钢板支撑带两端，使得平面薄板形成抛物柱面形状；
[0039]柔性聚光器由高弹性支撑带和高反射性材料组成，高反射材料贴附在表面光洁的高弹性支撑带表面，通过绳索牵拉出设计形状，最终投入使用
[0040]本专利技术利用刚度等效和有限元优化设计方法来改变高弹性钢板的物理参数，进而形成高精度抛物柱面聚光镜。
[0041]采用宽度一定、厚度连续变化的高弹性钢板、厚度一定、宽度连续变化的高弹性钢板以及宽度一定、厚度一定，开孔的高弹性钢板。
[0042]在宽度一定、厚度连续变化的弹性钢板，确定抛物柱面函数：
[0043][0044]利用弹性大变形欧拉伯努利方程，通过下式表示所述方程：
[0045][0046]推导出变厚度函数：
[0047][0048]通过数值分析方法求出变厚度曲线，再通过有限元仿真优化设计，确定弹性钢板厚度曲线函数。
[0049]在厚度一定、宽度连续变化的弹性钢板，确定抛物柱面函数:
[0050][0051]利用弹性大变形欧拉伯努利方程,通过下式表示所述方程：
[0052]推导出变宽度函数：
[0053][0054]通过数值分析求出变宽度曲线；再通过有限元仿真优化设计，确定弹性钢板宽度曲线函数。
[0055]在厚度一定、宽度一定的弹性钢板，确定抛物柱面函数：
[0056][0057]利用弹性大变形欧拉伯努利方程，通过下式表示所述方程：
[0058][0059]利用解析式推导出开孔数量，通过有限元仿真优化设计，确定弹性钢板开孔的位置与大小。
[0060]以上所述仅是一种利用刚度优化的弹性薄板控形为槽式抛物面的成型方法的优选实施方式，一种利用刚度优化的弹性薄板控形为槽式抛物面的成型方法的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本专利技术的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本专利技术原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用刚度优化的弹性薄板控形为槽式抛物面的成型方法，其特征是：由绳索牵引高弹性钢板支撑带两端，使得平面薄板形成抛物柱面形状；柔性聚光器由高弹性支撑带和高反射性材料组成，高反射材料贴附在表面光洁的高弹性支撑带表面，通过绳索牵拉出设计形状，最终投入使用。2.根据权利要求1所述的一种利用刚度优化的弹性薄板控形为槽式抛物面的成型方法，其特征是：采用宽度一定、厚度连续变化的高弹性钢板、厚度一定、宽度连续变化的高弹性钢板以及宽度一定、厚度一定，开孔的高弹性钢板。3.根据权利要求2所述的一种利用刚度优化的弹性薄板控形为槽式抛物面的成型方法，其特征是：在宽度一定、厚度连续变化的弹性钢板，确定抛物柱面函数：利用弹性大变形欧拉伯努利方程，通过下式表示所述方程：推导出变厚度函数：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽芳，李恒，陈贺，王俊才，郭朋真，刘荣强，邓宗全，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：