基于VB 和Ansys 的伸缩臂稳定性计算平台开发

佘占蛟1 刘光清1 姚峰林2 董 亮1 沈桓宇1
1 南充职业技术学院 南充 637131 2 太原科技大学机械工程学院 太原 030024

摘 要：以轮式起重机伸缩臂的稳定性为研究对象，基于VB 对Ansys 进行了二次开发，研制出计算伸缩臂稳定性平台，并运用该平台对实例进行验算，验证了该平台的有效性和实用性。该平台可为大型或超大型伸缩臂的设计提供便捷，提高了伸缩臂稳定性的计算效率，具有一定的工程应用价值。通过实例验算发现如果超起拉索张紧力不变，超起装置对伸缩臂的稳定性提升效果会随着伸缩臂的伸长而减弱，因而在进行吊装作业时超起拉索张紧力需根据工况而进行变动。

关键词：轮式起重机；伸缩臂；稳定性；平台；开发

中图分类 ：TH213.6 文献标识码：A 文章编 ：1001-0785（2020）10-0035-05

图1 程序流程

可视化界面的按钮主要分为命令按钮和输入文本框按钮，建立输入文本框按钮时直接在工具箱单击“TextBox”，然后在窗口进行绘制矩形框即可。命令按钮的创建也在工具箱直接单击“Command Button”，在窗口绘制矩形框。选中命令按钮在属性窗口将“Caption”属性进行修改即可完成命令按钮的命名，如“确定”、“取消”等。输入文本框前一般需要放置标签用于注明输入文本框的名称，标签的创建同样在工具箱单击“Label”, 在窗口中输入框前绘制矩形框即可，同时将“Label”的“Caption”属性进行修改，如“上盖板厚度（mm）”、“下盖板厚度（mm）”、“上弯折半径（mm）”等。创建好的可视化界面，启动后如图3 所示。

图2 界面设计结构

图3 可视化界面

2.2 后台调用Ansys
待前处理、加载与求解命令流文件生成完毕，在
VB 中用Shell 函数调用Ansys 软件进行后台计算。Shell函数的格式如下：

Private Sub Command25_Click()
x=Shell(“C:15.0AnsysanzhuangweizhiAnsysInc
v150Ansysbinwinx64Ansys150.exe -b -p ane3fl -i
bianliang.txt -o boom_output.out”, 1)
End Sub
其中：“C:15.0AnsysanzhuangweizhiAnsysInc
v150Ansysbinwinx64”表示Ansys150.exe 所在位置，
即Ansys 安装路径；
“-b -p”为Ansys 的控制开关；
“ane3fl”为Ansys 的产品特征代码[6]；
“bianliang.txt”为输入文件；
“boom_output.out”为输出文件，位置默认在软件
存放路径。
2.3 显示结果
计算完毕生成的输出文件“boom_output.out”信息
量丰富，但工程技术人员只需最终的计算临界吊载，因
而将临界吊载提取出来，并以（*.txt）形式保存。
运用Open 命令打开“bianliang.txt” 文件， 进行
提取特征值、计算临界吊载，并将临界吊载保存于
“jieguoshuju.txt”文本：
Open “E:Parametric modeling of all-terrain cranes
bianliang.txt” For Append As #1
……
Print #1, “*GET,tezhenzhi,MODE,1,FREQ”
Print #1, “*SET,linjiezaihe,tezhenzhi*dz”
Print #1, “*CFOPEN,jieguoshuju,txt,,OUTPUT”
Print #1, “*VWRITE,’临界吊载’, linjiezaihe “
……
Close #1
将文本“jieguoshuju.txt”中的临界吊载，显示在可
视化界面上：
Dim xh As String
Open “E:Parametric modeling of all-terrain cranes
jieguoshuju.txt” For Input As #2
Line Input #2, xh
Text97.Text = Mid(xh, 14, 8)
Close #2

伸缩臂截面形状很多，目前有矩形、梯形、倒置梯形、五边形、八边形、大圆角矩形、椭圆形等[7]，本实例中截面为U 形，如图4 所示。伸缩臂各臂节参数如表2 所示。伸缩臂臂节组合，如表3 所示。

将表3 中共4 种臂节组合8 种工况分别输入平台进行屈曲分析，可得到图5 所示结果。图5 中横坐标xh表示序 ，对应表3 中4 种臂节组合；纵坐标表示临界吊载，单位为t。如果想获取更多相关信息可P r /t 以双击“file.db”文件进行查看，如可以查看变形情况等，图6 即为臂节组合（基本臂+ 二节臂+ 三节臂+ 四节臂）带超起装置的变形图。

图4 U 形截面

图5 计算结果

图 6 变形图

4 结论

1）基于VB 和Ansys 成功开发出了轮式起重机伸缩臂参数化建模及稳定性分析平台，该平台可以实现5节以上伸缩臂的参数化建模与采用有限单元法而进行的稳定性分析，为大型伸缩臂的研制提高了效率。

2）通过图5 不难看出超起装置布置得当对于伸缩臂的稳定性提高非常明显，但如果超起拉索的张紧力不变，随着伸缩主臂的伸长，超起装置的作用效果会下降。轮式起重机在进行吊装作业时，超起拉索的张紧力必须根据吊装工况来确定，方能发挥出超起装置的最大作用。

参考文献
[1] GB/T3811—2008 起重机设计规范 [S].
[2] 龚曙光，谢桂兰，黄云清.Ansys 参数化编程与命令手册[M]. 北京：机械工业出版 ，2009.
[3] 张颖，练章华，周兆明，等 . 石油钻井井架安全性评价可视化软件设计 [J]. 计算机仿2016，33(2)：317-321，360.
[4] 孙佳楠，吕永锋，范建蓓. 基于 VB 与 Ansys 的二次开发的冲压成形参数化设计 [J]. 轻工机械，2016，34(2)：77-80.

[5] 杨猗尧 , 钱才富 . 基于Ansys 二次开发的移动式压力容器强度高效计算[J]. 北京化工大学学 ( 自然科学版)，2019，46(1)：91-97.

[6] 黄启斌，杨晓翔，邓道林. 基于 VB 的 Ansys 二次开发及其在关节轴承结构分析中的应用[J].机械制造与自动化，2015（1）：149-151.
[7] 徐格宁 . 机械装备金属结构设计 [M]. 北京：机械工业出版 ，2011.