Остання редакція: 2017-06-15
Тези доповіді
Останнім часом сонячні батареї все частіше застосовуються в промисловості та в повсякденному житті. Основною особливістю фотоелектричних модулів є шаруватий композит з жорсткими зовнішніми шарами і відносно податливим шаром наповнювача. Відношення модулів зсуву скляного зовнішнього шару та полімерного середнього шару фотоелектричних елементів знаходяться в діапазоні від до , в залежності від виду полімеру. Для наповнювача дуже широко використовуються такі матеріали, як етиленвінілацетат та полівінілбутірал. В процесі експлуатації шаруваті фотоелектричні модулі сонячних батарей можуть зазнавати вплив вібраційного навантаження, тому визначення динамічних характеристик даних конструкцій є актуальною задачею. При дослідженні модулів складної геометричної форми з різними умовами закріплення та навантаженням доцільно застосовувати чисельні методи розрахунку. В даній роботі використовується метод, який базується на варіаційно-сітковому підході, при цьому нескінченновимірний простір допустимих функцій заміняється скінченновимірним шляхом дискретизації конструкції на скінченне число підобластей. Для шаруватих систем використовується трикутний елемент, в якому на відміну від інших скінченних елементів, застосовуються різні апроксимації переміщень за шарами. Переміщення в тонких несучих шарах апроксимуються лінійними та неповним кубічним поліномами, а для наповнювача приймається гіпотеза про лінійний розподіл переміщень по товщині. Використання даної моделі дає можливість визначити напружено-деформований стан, як кожного шару окремо, так і всього пакету в цілому.
При дослідженні міцності багатошарових фотоелектричних модулів сонячних батарей, що знаходяться під дією вібраційних навантажень, основна складність полягає у визначенні спектру власних частот і форм коливань. В даній роботі для визначення 2-ї та більш високих власних частот та власних форм коливань пропонується використовувати метод підвищення жорсткостей, який оснований на використанні мінімаксних властивостей функціонала Релея-Рітца та проекційних методів. Для визначення першої власної частоти та форми в роботі використовується метод квазістатичних ітерацій. Для мінімізації побудованих функціоналів в роботі використовується ітераційний метод - метод покоординатного спуску. Застосування метода покоординатного спуску дозволяє запобігти відомим проблемам, що пов’язані з формуванням, оперуванням та зберіганням глобальних матриць мас, та жорсткостей, які мають велику розмірність при розв’язку задач динаміки. Окрім того метод покоординатного спуску є стійкий метод відносно помилок, що обумовлені точністю розв’язання задачі на ПЕОМ. Метод підвищення жорсткостей є найбільш ефективним та економічним методом з точки зору обчислювальних ресурсів порівняно з традиційним методом, в якому кожна наступна форма і частота знаходиться шляхом мінімізації на підпросторі, що ортогональний всім попереднім знайденим власним векторам. Слід підкреслити, що метод підвищення жорсткостей дозволяє визначити необхідну кількість власних частот і форм коливань, включаючи кратні, що важливо при розв’язуванні задачі о вимушених коливаннях механічних систем. При розрахунку вимушених коливань шукані функції розкладаються в ряд Фурьє за власними формами коливань. Зовнішнє та внутрішнє в’язке тертя може бути враховано за умови, що матриця демпфування пропорційна матриці жорсткості або матриці мас.