太陽光発電システムの構造上の安全性を検証しよう

何に注目する?安全性検証のためのソフトウェア選び

太陽光パネル用架台の設計時、適切な部材の選定や過剰設計を防ぐためにはCAEを用いた構造計算が有効です。自社でCAEを用いた構造計算を行うことにより、次のような効果を得られます。

  • 設計早期での強度不足の潰し込み
  • 構造計算外注費のコストダウン
  • 顧客に対し、根拠のある数字を提供するなど他社との差別化

実際にこれらの効果を期待し、CAEを導入されるケースが増えてきています。CAEを用いて構造上の安全性を検証する際、何を重視し検討するかにより、解析の種類やソフトウェア選びが異なってきます。

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設計で使用している3Dデータをそのまま利用したい場合

3DCADで設計をする際、解析を行うために特別なソフトを起動したり、モデルの修正が煩わしいと感じたことはありませんか?

3DCAD上で起動できる解析ソフトウェアであれば、前記のような手を煩わされることもなく、思い立った時にすぐに解析を行えます。また、解析結果を受けて設計変更が発生した場合でも、3Dモデルに解析条件が関連付いているため、最小限の変更に留められます。一から設定し直す必要はありません。

手計算や梁要素では計算できない詳細部も検討したい場合

材料力学を応用した手計算や梁要素を用いた構造計算は、部材の選定には役立ちます。しかし、取り付け金具などの部品に発生する応力や変位までは確認できません。

ソフトウェアにより確認したい部分を3DCADでモデリングして解析を行えば、詳細部分の確認ができるようになります。ただし、3Dモデルを利用した構造解析は計算量が多くなるのでモデルの規模により対応できなくなるので注意が必要です。

  • 取り付け金具の強度の確認

  • ボルト強度の合否判定

各種設計基準に準拠した計算を行いたい場合

太陽光パネル用架台の計算を行う場合、各種設計基準に基づいた計算および構造計算書が必要になる場合があります。

このような場合に対応した解析ソフトウェアは、構造設計に必要な各荷重(積載・積雪・風圧・地震力など)の設定を自由に行え、それぞれの荷重を組み合わせて計算を行うことができ、その結果を基に応力や部材断面の安全率を求めます。また、モデル図・応力図などの報告書を出力し構造計算書としても使用できます。

風荷重や地震波などの複雑な荷重条件を利用したい場合

複雑な気流

複雑な気流が想定される場所に太陽光発電システムを設置する場合には、流体解析を行うことにより各部品に掛かる風圧を計算します。流体解析により求めた圧力を構造解析に利用できるソフトウェアもあります。

  • 流体解析

    流体解析

  • 構造解析

    構造解析

地震

地震により太陽光発電システムの破損が心配される場合には構造解析を行います。条件設定については水平方向の加速度を静的に与える場合と、地震波を与えて応答解析を行う場合があります。

過渡解析例

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