塔形井架是石油钻机的重要组成部分,为空间桁架结构。现代设计方法中广泛采用有限元法对井架进行仿真计算分析。塔形井架具有多种作业工况,对其进行静强度以及动态特性校核时,通常需要反复对模型修改并分析。更有多种工况的组合形式,使井架的建模与分析工作量较为庞大。本文根据塔形井架的结构特点,应用参数化设计理论、参数化设计方法、有限元参数化方法、APDL技术、VB编程技术,提出了塔形井架参数化设计方法的基本思路与解决方案,提高了塔形井架计算分析的参数化、智能化、系列化程度,具有较强的科研价值和实际工程意义。首先,本文在仿射空间理论的基础上,提出Top-Down的参数化设计方法,并将其应用到塔形井架的参数化设计中,归纳总结出塔形井架的顶层骨架参数化设计、零部件详细参数化设计方案。其次,在ANSYS有限元方法的基础上,利用APDL参数化设计语言对塔形井架进行了参数化建模与性能分析,分别完成了塔形井架结构的节点参数化、单元参数化、模型参数化。并且实现了参数化塔形井架的强度分析与动力学分析。再次,利用APDL参数化设计语言,编写了塔形井架的参数化建模程序与分析程序,在缩短建模时间的同时,提高了设计与分析的效率。最后,利用VB对ANSYS进行了二次开发,实现了VB界面与ANSYS软件的友好对接,完成了塔形井架参数化设计系统的开发,为设计人员搭建了先进的技术平台。并将模型井架应变仿真结果与试验结果做对比论证,验证了塔形井架的参数化设计系统的正确性。