剪叉式升降结构的有限元二次开发

辛宏彦　吴雪涛

摘 要：利用ANSYS用户界面设计语言UIDL及参数化设计语言APDL，开发出高空作业平台剪叉式升降结构的有限元分析程序，方便了人员设计，提高了分析效率。

关键词：剪叉结构；APDL语言；UIDL语言

1 概述

ANSYS参数化设计语言APDL是一种解释性语言。利用APDL语言可以实现参数化建模、参数化的网格划分与控制、参数化的材料定义、参数化载荷和边界条件定义、参数化的分析控制和求解以及参数化后处理结果的显示，从而实现参数化有限元分析的全过程。在参数化的分析过程中可以简单地修改其中的参数达到反复分析各种尺寸、不同载荷大小的多种设计方案或者序列性产品，极大地提高了分析效率，减少分析成本[1]。

ANSYS用户界面设计语言UIDL是编写和改造ANSYS图形界面的专用语言，是一种程序化的语言。它允许改变ANSYS的图形用户界面（GUI）中的一些选项，通过UIDL语言，将用APDL语言开发的专用有限元程序放进ANSYS应用程序中，从而建立具有本专业特性的ANSYS有限元分析程序[1]。

剪叉式高空作业平台是一种升降设备，叉架组结构及举升油缸是其最为重要的承载部件。文章将利用ANSYS有限元分析软件的APDL语言及UIDL语言对不同组数、不同截面及长度参数的叉架及油缸进行参数化建模及整体有限元分析，设计出中文用户菜单及界面，极大地方便了设计人员使用。

2 程序结构

文章所设计的程序结构如图1所示。以叉架组数不同，分为一组、二组、三组、四组、五组。每组又分为前处理器、求解器、后处理器三大部分，每个处理器目录下对应相应的操作菜单，对应各参数对话框，填写设计参数，最终建模求解得出结果。使用UIDL语言编写菜单及对话框，并调用对应于各菜单的APDL语言参数化宏程序。

3 实例分析

以某剪叉式高空作业平台的五组叉架，两个举升油缸的升降结构为例来阐述文章所开发的基于ANSYS的用户菜单及其功能。单片升降结构如图2所示。

采用梁单元Beam188模拟叉架杆，受压杆单元Link10模拟举升油缸，利用耦合模拟铰接。

第一步：输入材料属性参数，如图3所示，并确认。自动调用材料参数宏命令。

第二步：建立模型，输入设计参数，如图4所示，确认。调用模型参数宏命令。

第三步：划分网格，点击命令并确认，如图5所示，将自动调用划分网格宏命令和节点耦合宏命令。

第四步：施加载荷及约束，点击命令并确认，分别调用施加约束宏，重力载荷宏以及施加荷载宏命令，如图6所示。

第五步：后处理结果即查看结果，点击命令选择需查看的结果类型，例：应力云图或变形云图。如图7所示为整体应力云图。

在以上设计参数基础上改变叉架长度为2000mm，其他参数不作改变，很快得出结论，指导了人员设计，提高了分析效率，减少了分析成本。采用UIDL语言编制的中文菜单及对话框，与APDL命令结合起来，为不熟悉有限元操作的设计人员提供了方便。

4 结束语

利用ANSYS用户界面设计语言UIDL和参数化设计语言APDL開发的剪叉平台升降结构分析程序，极大的方便了人员设计，提高了工作效率，体现了ANSYS强大的二次开发功能。文章仅是针对剪叉升降结构进行开发计算，机械结构比较简单，所开发的程序也比较简单，若针对更为复杂的整体结构进行开发，将更好的体现文章的设计思路。

参考文献

[1]张波，盛和太.ANSYS有限元数值分析原理与工程应用[M].北京：清华大学出版社，2005.