CN116341319A - 光伏玻璃变形量的确定方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种光伏玻璃变形量的确定方法，获取光伏玻璃的预设材料参数、预设尺寸和预设层厚参数；根据该预设材料参数、该预设尺寸和该预设层厚参数建立该光伏玻璃的有限元模型；该有限元模型包括表面玻璃和光伏面板夹胶层，该表面玻璃包括外层表面玻璃和内层表面玻璃；设置该有限元模型角点的平动自由度，并对该有限元模型进行自由度耦合，得到目标有限元模型；获取预设荷载量，根据该预设荷载量确定该目标有限元模型的表面玻璃变形量的结果；通过建立光伏玻璃的有限元模型，并将其表面玻璃的平动自由度进行自由度耦合，从而得到表面玻璃的变形量，能够有效减小变形量确定过程中的测试数量和测试成本，提高工作效率。

Description

光伏玻璃变形量的确定方法

技术领域

本公开涉及建筑工程技术领域，具体地，涉及一种光伏玻璃变形量的确定方法。

背景技术

光伏玻璃是指具有太阳能发电功能的玻璃材料，它可以作为建筑物的外表面材料，从而起到对建筑的保护作用。同时，其夹层中的光伏面板能够为建筑物提供电力。

现有技术中，在光伏玻璃投入使用前，需要对其表面玻璃进行变形量测试，在符合标准的情况下投入使用。但是，现有的测试方法比较复杂，流程繁琐，导致工作效率低下。

发明内容

本公开的目的是提供一种光伏玻璃变形量的确定方法，用于简化光伏玻璃表面变形量的确定过程，提高工作效率。

为了实现上述目的，本公开提供一种光伏玻璃变形量的确定方法，所述方法包括：

获取光伏玻璃的预设材料参数、预设尺寸和预设层厚参数；

根据所述预设材料参数、预设尺寸和所述预设层厚参数建立所述光伏玻璃的有限元模型；所述有限元模型包括表面玻璃和光伏面板夹胶层，所述表面玻璃包括外层表面玻璃和内层表面玻璃；

设置所述有限元模型角点的平动自由度，并对所述有限元模型进行自由度耦合，得到目标有限元模型；

获取预设荷载量，根据所述荷载量确定所述目标有限元模型的表面玻璃变形量的结果。

可选地，所述设置所述有限元模型角点的平动自由度包括：

确定所述表面玻璃各个角点的平动自由度；所述平动自由度包括沿玻璃平面外自由度、沿玻璃平面横向自由度和沿玻璃平面纵向自由度；

将所述各个角点的所述平动自由度中的至少一个设置为初始状态。

可选地，所述外层表面玻璃包括第一角点、第二角点、第三角点及第四角点，所述内层表面玻璃包括第五角点、第六角点、第七角点及第八角点；所述将所述各个角点的所述平动自由度中的至少一个设置为初始状态包括：

将所述第一角点和所述第五角点的所述平动自由度均设置为所述初始状态；

将所述第二角点和所述第六角点的所述平动自由度中的至少一个设置为所述初始状态；

将所述第三角点和所述第七角点的所述平动自由度中的至少一个设置为所述初始状态；

将所述第四角点和所述第八角点的所述平动自由度中的至少一个设置为所述初始状态。

可选地，所述对所述有限元模型进行自由度耦合，得到目标有限元模型包括：

将所述外层表面玻璃划分为多个第一网格，并根据划分后的第一网格得到多个第一节点；

将所述内层表面玻璃划分为多个第二网格，并根据划分后的第二网格得到多个第二节点；

从所述多个第一节点中确定第一边界节点，所述第一边界节点指的是处于所述外层表面玻璃的相邻两个角点所在边上的节点；

从所述多个第二节点中确定第二边界节点，所述第二边界节点指的是处于所述内层表面玻璃的相邻两个角点所在边上的节点；

针对多个边界节点组中的每个边界节点组，设置所述边界节点组的所述平动自由度，并对所述有限元模型进行所述自由度耦合，得到所述目标有限元模型；每个所述边界节点组包括一个所述第一边界节点和一个所述第二边界节点，且每个所述边界节点组包括的所述第一边界节点和所述第二边界节点的横向坐标和纵向坐标均相同。

可选地，所述设置所述边界节点组的所述平动自由度包括：

将所述边界节点组中的所述第一边界节点和所述第二边界节点的所述沿玻璃平面外自由度设置为所述初始状态。

可选地，所述对所述有限元模型进行所述自由度耦合包括：

针对多个节点组中的每个节点组，对所述节点组进行所述自由度耦合；每个所述节点组中包括一个所述第一节点和一个所述第二节点；且每个所述节点组包括的所述第一节点和所述第二节点的所述横向坐标和所述纵向坐标均相同。

可选地，所述对所述节点组进行所述自由度耦合包括：

将所述节点组中的所述第一节点和所述第二节点的所述沿玻璃平面外自由度设置为相同值。

可选地，所述根据所述预设荷载量确定所述目标有限元模型的表面玻璃变形量的结果包括：

根据所述预设荷载量，通过预设计算公式得到所述表面玻璃变形量的结果。

本公开通过获取光伏玻璃的预设材料参数、预设尺寸和预设层厚参数；根据该预设材料参数、该预设尺寸和该预设层厚参数建立该光伏玻璃的有限元模型；该有限元模型包括表面玻璃和光伏面板夹胶层，该表面玻璃包括外层表面玻璃和内层表面玻璃；设置该有限元模型角点的平动自由度，并对该有限元模型进行自由度耦合，得到目标有限元模型；获取预设荷载量，根据该预设荷载量确定该目标有限元模型的表面玻璃变形量的结果；通过建立光伏玻璃的有限元模型，并将其表面玻璃的平动自由度进行自由度耦合，从而得到表面玻璃的变形量，能够有效减小变形量确定过程中的测试数量和测试成本，提高工作效率。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种光伏玻璃变形量的确定方法的流程图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种光伏玻璃有限元模型的结构框图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种有限元模型自由度耦合的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

首先，对本公开的应用场景进行介绍，本公开应用在光伏玻璃表面玻璃变形量的测试场景中，光伏玻璃是指具有太阳能发电功能的玻璃材料，可以包括光伏幕墙玻璃，该光伏幕墙玻璃可以用作建筑物的外墙材料，这样，既可以保护建筑物的外墙，也可以为建筑物提供电力。光伏玻璃将无机玻璃(G)作为面板材料，PVB(聚乙烯醇缩丁醛酯)胶片作为粘接层、光伏玻璃基板为夹层(PV)，它的结构可以是G-PVB-PV-PVB-G。

光伏玻璃作为的建筑材料，需要在投入使用前做性能测试，在满足性能标准的情况下投入使用。其中，光伏玻璃的变形量是重要的性能指标，但是现有的变形量的测试方法，过程复杂且耗时较长。

为了解决上述问题，本公开提供一种光伏玻璃变形量的确定方法，通过获取光伏玻璃的预设材料参数、预设尺寸和预设层厚参数；根据该预设材料参数、该预设尺寸和该预设层厚参数建立该光伏玻璃的有限元模型；该有限元模型包括表面玻璃和光伏面板夹胶层，该表面玻璃包括外层表面玻璃和内层表面玻璃；设置该有限元模型角点的平动自由度，并对该有限元模型进行自由度耦合，得到目标有限元模型；获取预设荷载量，根据该预设荷载量确定该目标有限元模型的表面玻璃变形量的结果；通过建立光伏玻璃的有限元模型，并将其表面玻璃的平动自由度进行自由度耦合，从而得到表面玻璃的变形量，能够有效减小变形量确定过程中的测试数量和测试成本，提高工作效率。

图1是根据一示例性实施例示出的一种光伏玻璃变形量的确定方法的流程图，如图1所示，所述方法包括以下步骤。

S101、获取光伏玻璃的预设材料参数、预设尺寸和预设层厚参数。

其中，该预设材料参数、预设尺寸和预设层厚参数指的是表面玻璃的材料参数、尺寸和层厚参数，以及，光伏面板夹胶层的材料参数、尺寸和层厚参数；示例地，该表面玻璃的材料可以是无机玻璃、钢化玻璃等，该光伏面板夹胶层的材料可以是PVB，该预设尺寸可以是1m×1m、1.5m×2m等，该预设层厚参数可以是处在6mm-12mm的范围内的数值，例如6mm、6.5mm、11.5mm、12mm等，用户可以根据该光伏玻璃的用途对上述材料参数、尺寸和层厚参数进行设置，此处不作限定。

S102、根据该预设材料参数、该预设尺寸和该预设层厚参数建立该光伏玻璃的有限元模型。

其中，该有限元模型包括表面玻璃和光伏面板夹胶层，该表面玻璃包括外层表面玻璃和内层表面玻璃，该光伏面板夹胶层是指通过PVB胶片包裹光伏面板得到的夹胶层；通过上述的光伏玻璃结构，简化了光伏玻璃的结构，从而避免了PVB胶层的连接作用对整体结构的影响。

示例地，该有限元模型的结构可以如图2所示，包括外层表面玻璃1、光伏面板夹胶层2和内层表面玻璃3；该有限元模型的形状和大小均可以由用户根据该光伏玻璃的用途进行设置，此处不作限定。例如，该有限元模型的形状可以是长方体、正方体、异形体等；该有限元模型的大小可以是2m×2m、2m×3m、1.5m×2.5m等。

示例地，可以根据该预设材料参数、该预设尺寸和该预设层厚参数，通过有限元平台参数建立该光伏玻璃的有限元模型。例如，该有限元平台可以是ANSYS、OpenFOAM、Autodesk CFD等。首先，可以通过有限元平台建立壳单元；接着，通过获取的预设材料参数、预设尺寸和预设层厚参数，得到该有限元模型。

S103、设置该有限元模型角点的平动自由度，并对该有限元模型进行自由度耦合，得到目标有限元模型。

在一些实施例中，该设置该有限元模型角点的平动自由度可以通过以下方式：

首先，确定该表面玻璃各个角点的该平动自由度；该平动自由度包括沿玻璃平面外自由度、沿玻璃平面横向自由度和沿玻璃平面纵向自由度；接着，将该各个角点的该平动自由度中的至少一个设置为初始状态。

其中，每个角点包括3个平动自由度，分别为沿玻璃平面外自由度、沿玻璃平面横向自由度和沿玻璃平面纵向自由度，该平动自由度可以描述该角点在空间中的运动，用于表征该角点在其方向上的位移，以笛卡尔坐标系为例，该沿玻璃平面横向自由度可以是沿X轴方向上的位移，该沿玻璃平面纵向自由度可以是沿Y轴方向上的位移，该沿玻璃平面外自由度可以是沿Z轴方向上的位移。这样，可以通过3个平动自由度描述该角点在空间中的运动。示例地，该初始状态可以是指该角点的平动自由度为0，用于表征该角点在该空间中未出现位移。

在另一些实施例中，该外层表面玻璃包括第一角点、第二角点、第三角点及第四角点，该内层表面玻璃包括第五角点、第六角点、第七角点及第八角点；上述将该各个角点的该平动自由度中的至少一个设置为初始状态可以通过以下方式：

将该第一角点和该第五角点的该平动自由度均设置为该初始状态；将该第二角点和该第六角点的该平动自由度中的至少一个设置为该初始状态；将该第三角点和该第七角点的该平动自由度中的至少一个设置为该初始状态；将该第四角点和该第八角点的该平动自由度中的至少一个设置为该初始状态。

示例地，可以将该有限元模型外层表面玻璃的任一角点作为第一角点，将内层表面玻璃上的与该第一角点处于相同位置的角点作为第五角点，接着，可以沿顺时针方向确定其他角点，或者，沿逆时针方向确定其他角点，此处不作限定。例如，可以将外层表面玻璃的右上方角点作为第一角点，也可以将外层表面玻璃的左上方角点作为第一角点等。

下面进行举例说明：

首先，将外层表面玻璃的右上方角点作为第一角点，将内层表面玻璃的右上方角点作为第五角点；接着，沿顺时针方向确定其他角点；则该外层表面玻璃的右下方角点为第二角点，该内层表面玻璃的右下方角点为第六角点；该外层表面玻璃的左下方角点为第三角点，该内层表面玻璃的左下方角点为第七角点；该外层表面玻璃的左上方角点为第四角点，该内层表面玻璃的左上方角点为第四角点。

接着，将该第一角点和该第五角点的平动自由度均设置为初始状态，将该第二角点和该第六角点的沿玻璃平面外自由度和沿玻璃平面横向自由度设置为初始状态，将该第三角点和该第七角点的沿玻璃平面外自由度和沿玻璃平面纵向自由度设置为初始状态，将该第四角点和该第八角点的沿玻璃平面外自由度设置为初始状态。

这样，通过将该有限元模型的角点的平动自由度设置为初始状态，从而可以在表面玻璃的其他位置施加外力的情况下，角点不出现偏移，方便确定该表面玻璃的变形量。

S104、获取预设荷载量，根据该预设荷载量确定得到该目标有限元模型的表面玻璃变形量的结果。

其中，预设荷载量是用户根据该光伏玻璃的用途进行设置的，可以是面荷载量，例如，1000N/m²、500N/m²等，此处不做限定。示例地，可以根据该预设荷载量，通过预设计算公式得到该表面玻璃变形量的结果；例如，该预设计算公式可以是胡克定律公式，上述通过荷载量计算表面玻璃变形量的方法已在相关技术文献中公开，此处不再赘述。

根据上述技术方案，通过建立光伏玻璃的有限元模型，并将其表面玻璃的平动自由度进行自由度耦合，从而得到表面玻璃的变形量，能够有效减小变形量确定过程中的测试数量和测试成本，提高工作效率。

在一些实施例中，对该有限元模型进行自由度耦合，得到目标有限元模型可以通过以下方式：

可以将该外层表面玻璃划分为多个第一网格，并根据划分后的第一网格得到多个第一节点；将该内层表面玻璃划分为多个第二网格，并根据划分后的第二网格得到多个第二节点；从该多个第一节点中确定第一边界节点，该第一边界节点指的是处于该外层表面玻璃的相邻两个角点所在边上的节点；从该多个第二节点中确定第二边界节点，该第二边界节点指的是处于该内层表面玻璃的相邻两个角点所在边上的节点。接着，可以针对多个边界节点组中的每个边界节点组，设置该边界节点组的该平动自由度，并对该有限元模型进行该自由度耦合，得到该目标有限元模型；每个该边界节点组包括一个该第一边界节点和一个该第二边界节点，且每个该边界节点组包括的该第一边界节点和该第二边界节点的横向坐标和纵向坐标均相同。

示例地，该第一网格和第二网格的形状和大小可以由用户根据光伏玻璃的用途进行设置，例如，该第一网格的形状可以是正方形、长方形、三角形、平行四边形等，该第一网格的大小可以是5mm×5mm、5cm×5cm、1m×2m等，此处不作限定。

示例地，该第一节点可以是上述每个第一网格的角点，该第二节点可以是上述每个第二网格的角点；该第一边界节点可以是外层表面玻璃的第一角点和第二角点所在边上的节点；该第二边界角点可以是内层表面玻璃的第五角点和第六角点所在边上的节点，且每个第一边界节点和每个第二边界节点一一对应，它们的横向坐标(可以是X轴坐标)和纵向坐标(可以是Y轴坐标)完全相同。

下面以该第一网格是正方形为例进行说明：在该表面玻璃的形状是正方形，且大小为1m×1m的情况下，可以将其划分成10×10个形状为正方形的第一网格，则每个第一网格的大小可以为10cm×10cm。

上述设置该边界节点组的该平动自由度可以包括：将该边界节点组中的该第一边界节点和该第二边界节点的该沿玻璃平面外自由度设置为该初始状态。这样，可以通过将表面玻璃边界节点的平动自由度设置为初始状态，使该边界部位的各个边界节点不出现位移，方便对其他位置进行测试，从而确该其他位置各个节点的变形量。

在一些实施例中，上述对该有限元模型进行该自由度耦合可以包括：针对多个节点组中的每个节点组，对该节点组进行该自由度耦合；每个该节点组中包括一个该第一节点和一个该第二节点；且每个该节点组包括的该第一节点和该第二节点的该横向坐标和该纵向坐标均相同。示例地，每个节点组中的每个第一节点和每个第二节点一一对应，它们的横向坐标(可以是X轴坐标)和纵向坐标(可以是Y轴坐标)均相同。这样，可以使得每个第一节点和每个第二节点均一一对应，从而方便进行自由度耦合。

在另一些实施例中，上述对该节点组进行该自由度耦合包括：可以将该节点组中的该第一节点和该第二节点的该沿玻璃平面外自由度设置为相同值。这样，可以使外层表面玻璃和内层表面玻璃在沿玻璃平面外方向上的位移相同，避免受力分散影响变形量。

示例地，可以通过以下公式确定表面玻璃在沿玻璃平面外的自由度耦合：

u_1,i,u＝u_1,i,d

其中：u_1,i,u为外层表面玻璃划分的第一网格的第i节点在1方向(即沿玻璃平面外方向)的位移，u_1,i,d为内层表面玻璃划分的第二网格的第i节点在1方向(即沿玻璃平面外方向)的位移，外层表面玻璃划分的第一网格的第i节点与内层表面玻璃划分的第二网格的第i节点的相对位置相同。

示例地，如图3所示，该有限元模型包括外层表面玻璃4、自由度耦合单元5和内层表面玻璃6，在该表面玻璃的形状是正方形的情况下，可以将外层表面玻璃划分成3×3个形状为正方形的第一网格，将内层表面玻璃划分成3×3个形状为正方形的第二网格，如图3中自由度耦合单元5所示，将该第一网格的第一节点和该第二网格的第二节点一一对应，并将其沿玻璃平面外自由度设置为相同值，进行自由度耦合，从而确定该表面玻璃的变形量。

综上所述，本公开提供一种光伏玻璃变形量的确定方法，获取光伏玻璃的预设材料参数、预设尺寸和预设层厚参数；根据该预设材料参数、该预设尺寸和该预设层厚参数建立该光伏玻璃的有限元模型；该有限元模型包括表面玻璃和光伏面板夹胶层，该表面玻璃包括外层表面玻璃和内层表面玻璃；设置该有限元模型角点的平动自由度，并对该有限元模型进行自由度耦合，得到目标有限元模型；获取预设荷载量，根据该预设荷载量确定该目标有限元模型的表面玻璃变形量的结果；通过建立光伏玻璃的有限元模型，并将其表面玻璃的平动自由度进行自由度耦合，从而得到表面玻璃的变形量，能够有效减小变形量确定过程中的测试数量和测试成本，提高工作效率。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (8)

1.一种光伏玻璃变形量的确定方法，其特征在于，所述方法包括：

获取光伏玻璃的预设材料参数、预设尺寸和预设层厚参数；

根据所述预设材料参数、所述预设尺寸和所述预设层厚参数建立所述光伏玻璃的有限元模型；所述有限元模型包括表面玻璃和光伏面板夹胶层，所述表面玻璃包括外层表面玻璃和内层表面玻璃；

设置所述有限元模型角点的平动自由度，并对所述有限元模型进行自由度耦合，得到目标有限元模型；

获取预设荷载量，根据所述预设荷载量确定所述目标有限元模型的表面玻璃变形量的结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置所述有限元模型角点的平动自由度包括：

确定所述表面玻璃各个角点的平动自由度；所述平动自由度包括沿玻璃平面外自由度、沿玻璃平面横向自由度和沿玻璃平面纵向自由度；

将所述各个角点的所述平动自由度中的至少一个设置为初始状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述外层表面玻璃包括第一角点、第二角点、第三角点及第四角点，所述内层表面玻璃包括第五角点、第六角点、第七角点及第八角点；所述将所述各个角点的所述平动自由度中的至少一个设置为初始状态包括：

将所述第一角点和所述第五角点的所述平动自由度均设置为所述初始状态；

将所述第二角点和所述第六角点的所述平动自由度中的至少一个设置为所述初始状态；

将所述第三角点和所述第七角点的所述平动自由度中的至少一个设置为所述初始状态；

将所述第四角点和所述第八角点的所述平动自由度中的至少一个设置为所述初始状态。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述有限元模型进行自由度耦合，得到目标有限元模型包括：

将所述外层表面玻璃划分为多个第一网格，并根据划分后的第一网格得到多个第一节点；

将所述内层表面玻璃划分为多个第二网格，并根据划分后的第二网格得到多个第二节点；

从所述多个第一节点中确定第一边界节点，所述第一边界节点指的是处于所述外层表面玻璃的相邻两个角点所在边上的节点；

从所述多个第二节点中确定第二边界节点，所述第二边界节点指的是处于所述内层表面玻璃的相邻两个角点所在边上的节点；

针对多个边界节点组中的每个边界节点组，设置所述边界节点组的所述平动自由度，并对所述有限元模型进行所述自由度耦合，得到所述目标有限元模型；每个所述边界节点组包括一个所述第一边界节点和一个所述第二边界节点，且每个所述边界节点组包括的所述第一边界节点和所述第二边界节点的横向坐标和纵向坐标均相同。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述设置所述边界节点组的所述平动自由度包括：

将所述边界节点组中的所述第一边界节点和所述第二边界节点的所述沿玻璃平面外自由度设置为所述初始状态。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述有限元模型进行所述自由度耦合包括：

针对多个节点组中的每个节点组，对所述节点组进行所述自由度耦合；每个所述节点组中包括一个所述第一节点和一个所述第二节点；且每个所述节点组包括的所述第一节点和所述第二节点的所述横向坐标和所述纵向坐标均相同。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对所述节点组进行所述自由度耦合包括：

将所述节点组中的所述第一节点和所述第二节点的所述沿玻璃平面外自由度设置为相同值。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述预设荷载量确定所述目标有限元模型的表面玻璃变形量的结果包括：

根据所述预设荷载量，通过预设计算公式得到所述表面玻璃变形量的结果。

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