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    LED路灯的静态结构分析

    为了保证LED路灯能够复杂的室外工况下长期安全稳定地工作,利用大型商用软件abaqus6.14建立了LED路灯整体结构的有限元分析模型。分析了LED路灯风荷载和自身重力共同作用下的应力分布和变形现象,指出这种模态现象可以保证LED路灯长期、安全、稳定的使用,为LED路灯的改进设计提供一定的参考。
    近年来,国内光伏发电产业的大力支持下,2016年,太阳能并网发电累计装机容量增长80.6%[1]。同时,作为光伏发电产业的重要组成部分,LED路灯产业也不断壮大。LED路灯的太阳能电池板占据了很大的空间。遭遇超强台风等恶劣天气时,由于结构强度不足,经常发生破坏。因此,有必要产品设计阶段进行相应的结构强度分析。
    本研究中的LED路灯正处于产品结构设计的初级阶段。有限元仿真分析可为下一步结构强度设计提供可靠的设计依据。研究分为静力分析和模态分析。静力分析主要研究LED路灯自身重力和特定风力联合作用下的vonmises应力和位移分布,以确定结构强度和刚度是否满足特定的工作环境;模态分析主要研究结构各个阶次下的固定频率,以确定风激励频率是否会引起整个结构的共振。
    建立有限元模型
    路灯灯杆高度h=10m,悬挑灯杆长度L=1.2m,整体结构如图1所示。
    负载:
    LED路灯主要受自身重力和风力的影响。LED路灯整体结构的前六阶固有频率如图所示。第一阶固有频率为2.196hz,第二阶固有频率为2.315Hz,风激励频率约为1.5Hz,即当风激励频率达到1.5Hz时,不容易达到该类型LED路灯的固有频率,因此整个结构这种工作环境下不容易产生共振现象。
    (1)LED路灯整体结构50年一遇的风力和重力共同作用下的最大von Mises应力和最大位移满足主要设计要求,结构强度和刚度完全满足设定的工作环境;
    (2)结果模态分析表明,LED路灯工作环境中的第一阶固有频率超过了风的激励频率,不容易产生共振图像。
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