侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

牛人自制高刚度杆件欲高空光伏发电

2012-11-30 16:10
铁马老言
关注

  本文提出了一种新型具有高强度(刚度)抗压、抗弯曲能力的力学结构,从根本上改变了抗压、抗弯曲力学结构的受力形态使其由受压改变为受拉,目前的力学理论由于受力材料承受压应力受力结构在长细比达到一定数值之后则产生力学不稳定,因此此类结构长细比达到一定数值后为了保证结构的稳定性在承受同样数值的压应力情况下其消耗的力学材料随高度或跨度的增大而大基数的增长。

  目前设计的太阳能电池板发电厂由于力学结构造价问题没有考虑到将发电设备安装到5000米以上的高空以节省地面的土地资源问题。而以地面支撑为基础的风力发电机的塔架由于以上原因一般设计高度均在100米以内,进而导致风能的可开发利用率极低。本文提出的抗压、抗弯曲力学结构将使任意直径的钢丝绳钢材制作的无缝钢管的理论独自直立高度达到5000米以上。采用本设计的太阳能电池板发电厂及风力发电站支撑钢材使用量在与现有设计相当的情况下可以将发电设备安装高度达到5000米以上。在这一高度安装太阳能电池板发电厂平均发电效率可教地面增加一倍、几乎不占用土地资源并且在设备安装不太密集的情况下几乎对地面植物生长不会产生任何影响。可使全球的可开发利用的风能总量提高到人类需要的100倍以上,将从根本上解决人类的电力能源缺乏及因能源利用带来的环境污染等问题。

  下面结合上面的图示说明本文的设计及利用:(图1)中M为一根φ60×5mm、材质为制作钢丝绳钢材的无缝钢管,抗拉强度为1870MPa的钢丝绳钢材最大承拉能力约190.8公斤/平方毫米左右。现将管内充满高压流体(如轻质油类)后永久封闭。这时此钢管外壁的受力状态为沿钢管周向的拉应力及沿钢管径向的拉应力,力学分析可知此时钢管所能够承受内部高压流体最大压力的能力取决于钢管能够承受周向的最大拉应力的能力。此时沿钢管径向的拉应力约为周向拉应力的45%。

牛人自制高刚度杆件欲高空光伏发电

  取1厘米长度钢管分析无缝钢管M的受力状态(图2):在管内高压流体的作用下通过圆心O两侧钢管的外壁承受拉力为钢管最大受力面,此时钢管两侧管壁截面积之和为1平方厘米;按钢丝绳钢材的承拉能力约190.8公斤/平方毫米计钢管两侧管壁周向的最大承拉能力之和为19080公斤(即通过图2圆心O的直径上方或下方1厘米长度钢管在两侧管壁上的反作用力FG之和为19080公斤);此时管内通过圆心O点1厘米长度钢管内的流体截面积为5平方厘米;因此在不考虑安全系数的前提下此钢管的最大承压能力约为3816公斤/平方厘米(此时管内通过图2圆心O的直径上方或下方1厘米长度钢管的作用力FY之和为19080公斤)。此时钢管内高压流体的截面积是直径为5厘米的圆其面积为19.625平方厘米;此时由于钢管内高压流体的作用使钢管两端将产生74889公斤的反方向拉应力F及F1(图1)。

  当钢管M垂直立于稳定的基础之上时管内高压流体的顶力F即成为一个作用在钢管中心垂直向上的拉力,根据简单的力学原理可知当钢管M的总重量W不大于向上的拉力F时钢管M是不会产生弯曲等刚性不稳定现象的(不考虑管内高压流体的重量)。

1  2  3  4  下一页>  
声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号