组件结构基础知识介绍

组件结构基础知识介绍目录01组件的结构组成

02材料的力学性能

03截面的几何性质

04组件机械载荷的设计要求05玻璃的受力模型及基本计算06边框的受力模型及基本计算

07影响组件刚性的因素

08组件所能承受的最大风载荷09问答301组件的结构组成采用螺钉连接采用卡簧连接边框之间的连接优点缺点螺钉连接装框灵活，适用于不同规格尺寸的组件连接；返工后，边框可重复使用。大批量生产时，效率较低；螺钉材质一般为钢，长期户外条件下，容易产生锈蚀。卡簧连接外型美观；卡簧与边框之间材质相同，不会产生异种金属之间的电化学腐蚀；装框过程使用专用的装框设备，可以实现规模化高效率的大批量生产。返工时边框将被破坏，不能重复使用；每种系列的组件尺寸需要专用的装框设备。不同边框连接形式的比较组件边框的密封方式边框密封材料的作用：玻璃与边框之间的缓冲。玻璃属于脆性材料，如果直接和铝边框接触，在风载荷的作用下，容易因应力集中而导致碎裂；玻璃与边框之间的粘接。玻璃与边框之间存在一定的间隙，在风载荷的作用下，他们之间会发生一定的相对位移，达到一定的程度，玻璃就会从边框卡槽中脱落；防止湿气从玻璃边缘进入到层压件的内部，从而造成内部电路的腐蚀。此外，边框密封材料的弹性模量E远小于玻璃及铝边框，它对组件整体刚性的贡献很小。组件边框常用的密封方式优点缺点硅胶固化后，粘接强度大；固化前，流动性好，装框设备的负荷小（装框过程对组件变形的影响小）。单组分硅胶的固化时间长；胶有溢出，需擦拭，耗用人工多。双面胶带相比使用硅胶，组件装框后，表面干净，无胶溢出；材料本身的透水性能小于硅胶。装框设备的负荷大（装框过程对组件变形有影响）；粘接强度较硅胶小。橡胶密封圈组件装框后，表面干净，无胶溢出。靠边框卡槽结构使橡胶密封圈产生预压缩力，材料本身与层压件、边框之间没有沾接力，密封效果差；装框设备的负荷大（装框过程对组件变形有影响）。02材料的力学性能伸长率：材料经过拉伸试验，断裂后的相对伸长的百分率称为伸长率。塑性材料：把伸长率δ≥5%的材料称为塑性材料，如钢、铝、金、银等金属材料。脆性材料：把伸长率δ＜5%的材料称为脆性材料，如玻璃、陶瓷、水泥等材料。抗拉强度：e点是σ—ε曲线中的最高点，它所对应的应力是材料所能承受的最大应力，称为抗拉强度。弹性模量：正应力σ与线应变ε的比值，其值随材料而异，由试验确定，材料的E越大，越难被拉长或压缩。如钢的弹性模量E=200GPa，铝合金的弹性模量E=70GPa。材料的应力—应变曲线（低碳钢）1003截面的几何性质惯性矩：截面对中性轴的如下积分称为截面对中性轴的惯性矩，其值越大越好，同等材料下说明其刚性越好。截面为规则形状的惯性矩，如圆形、矩形、工字形的截面，可以使用积分公式或查阅机械手册进行计算。非规则形状的惯性矩，如组件的边框截面，可以利用AutoCAD中的“面域——质量特性”进行估算，或通过试验的方法进行估算。04组件机械载荷的设计要求按照IEC61215-2005要求：组件正面及背面受2400Pa的载荷，施加3个循环，每个循环正、反面各持续1个小时；在有严重的冰雪载荷时，在试验的最后一个循环正面施加5400Pa的载荷。结构设计的步骤：计算载荷大小（通常按照标准要求，或根据气象条件如风速进行换算）；对玻璃及边框进行强度及挠度的校核；按照标准进行机械载荷试验验证。风速与风压的换算关系风压p也可以根据风速v按照下面的公式进行换算得到：p=v2/1600kN/m2风速的单位为:m/s上述计算只是得到基本的风压值，在做强度校核时需要乘上一个安全系数（IEC61215要求为：3）05玻璃的受力模型及基本计算风载荷（或冰、雪载荷）首先作用于玻璃上，玻璃四边受限于铝边框，因此玻璃的受力近似为：平板承受均布载荷，可以参考《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003进行强度校核及挠度计算（或者通过有限元软件进行模拟）。玻璃应力的计算玻璃挠度的计算边框承受来自玻璃传递过来的力，近似为梁单元承受线性均布载荷，可以按照梁单元的计算公式进行应力及变形量的估算（或者通过有限元软件进行模拟）。06边框的受力模型及基本计算梁的应力计算公式：σ=M/（Ix/e)；均布载荷q由组件的面积S、压力p及边框长度L计算得出，q=p*S/2/L摘自《机械设计手册》07影响组件刚性的因素玻璃的厚度；边框的高度；所选材料的弹性模量及抗拉强度高的材料；系统安装方式（支撑点的跨度）等。组件增加副梁可以提高强度系统安装时，布置更多的支撑导轨，可使组件能承受更大的载荷，如5400Pa。安装方式不当，引起电池片裂片组件在3700Pa载荷下的极限测试——支撑点在短边框，长边框全部处于悬空状态08组件所能承受的最大风载荷