ANSYS 圓軸扭轉分析(座標系的變換)ANSYS不能直接作扭轉分析，必須要利用座標系的變換，並將扭矩轉換成力量，直接作用在節點座標上。
(扭矩=距離x力量)ANSYS座標系分成，1. global coordinate system整體座標系(1) Cartesian coordinate system直角座標(x, y, z)，內定，代號sys 0(2) Cylindrical coordinate system圓柱座標(r, θ, z)，代號sys 1(3) Spherical coordinate system球座標(r, θ, ψ)，代號sys 2(4) Cylindrical Y coordinate system圓柱座標(r, θ, y)，代號sys 5局部座標系，依使用者自訂，代號sys 11以上。
Utility Menu－＞WorkPlane－＞Change Active CS toUtility Menu－＞WorkPlane－＞Local Coordinate System－＞Create Local CS－＞2. working plane coordinate system工作平面座標，創建實體用定位和定向。
Utility Menu－＞WorkPlane－＞Display Working Plane3. nodal coordinate system節點座標系，用於定義每個節點的自由度和負載方向。
Main Menu－＞Preprocessor－＞Modeling－＞Move/Modify－＞Rotate Node CS－＞4. element coordinate system元素座標系5. display coordinate system顯示座標系6. results coordinate system結果座標系。
顯示分析結果。
Main Menu－＞General Postproc－＞Options for Outp例如一厚壁圓筒內部受壓力，如以1/4圓結構，以平面應變分析，得到y方向應力如左圖，也可以在後處理使用，結果座標系中選擇不同坐標系，圖形就不一樣Main Menu－＞General Postproc－＞Options for Outp－＞選擇Global Cylindric得到y方向應力如右圖一圓軸直徑D=50mm 、長度L=120mm 、E=200GPa 、ν=0.3、一端固定、一端受到力矩M=1500N-m 作用。
Ansys模拟表面效应单元模拟带穿透圆孔螺栓的弹塑性扭转问题问题描述用 ANSYS 表面效应单元模拟对带穿透圆孔螺栓施加扭转荷载，载荷和边界条件:沿螺栓上端的扭矩 Mt 等效为切向等效切应力：q=100MPa，底部固定 (UX=UY=UZ=0)。
设:螺栓直径 d=100mm，螺栓长度 L=400mm，螺帽直径 D=160mm,螺帽高度 H=30mm。
在螺栓长度一半处穿透圆孔直径 d=10mm。
材料的弹性模量为 E=200GPa，泊松比 v=0.3，材料应力—应变关系为 ANSYS 非线性弹塑模型--Voce 非线性等向强化 (NLISO)：σ=250+600*[1-EXP(-16.9*εP)(MPa),屈服强度σY = 250MPa ，假设为各向同性硬化材料，使用 Mises 屈服准则和关联流动法则。
1Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add→select Solid Brick 8node185→O K2Main Menu: Preprocessor →Material Props → Material Models→Structural → Nonlinear →Inelastic→ Rate independent → Isotropic hardening plasticity → Mises plasticity → Nonlinear→ inputEX:200e3, PRXY:0.3 → Sigy0：250， R o=0，Rinf=600,b=16.9→ OK3生成带帽螺栓。
分别生成中空圆环状的螺帽(R=80mm, r=50mm, H=30mm)和圆柱状的螺栓(r=50mm，L=400mm)，然后用布尔命令 Glue，将两体结合.生成竖直圆孔，先平移工作平面Utility Menu→WorkPlane→offset WP by Increments：X,Y, Z Offsets 输入0，0，200 点击 ApplyXY，YZ，ZX Angles 输入 0，－90， 0 点击 OK。
ansys螺栓算例finish/clear环境设置/filn,flange/title,flang_bolt!设定结构基本参数，单位N,mm,MPa．密度为tons/mm3 *SET,PN,4 !工作压力!结构尺寸参数遵循图形*SET,DN,900*SET,D,1115*SET,D1,1055*SET,D2,1010*SET,D3,1000*SET,D4,997*SET,dta,86*SET,H,170*SET,xh,42*SET,a,3*SET,a1,3*SET,dta1,24*SET,dta2,36*SET,R,15*SET,xd,33*SET,h1,225*SET,h2,50*SET,L,2.5*((DN/2+0.5*dta1)*dta1)**0.5 !筒体长*SET,N,360/96 !法兰分度数*SET,nut_rad,50.85/2 !螺母半径*SET,nut_h,25.6 !螺母高度*SET,bolt_h,250 !螺栓高度*SET,forc_bolt,35000 !螺栓预紧力/prep7 !进入前处理器et,1,solid45 !实体单元et,2,TARGE170 !3D接触目标面单元170 et,3,CONTA174 !3D接触接触面单元174 keyopt,3,9,0 !包含初始化穿透*AFUN,DEG !设定角度单位为度数!定义法兰材料1mp,ex,1,2.16e5 !设定弹性模量mp,nuxy,1,0.3 !定义泊松比mp,dens,1,7.85e-9 !定义密度!定义螺栓材料2mp,ex,2,2.11e5 !设定弹性模量mp,nuxy,2,0.3 !定义泊松比mp,dens,2,7.85e-9 !定义密度!定义摩擦系数为材料3mp,mu,3,0.3创建上法兰!创建关键点k,1,DN/2,a+Hk,2,DN/2+dta1,a+Hk,3,DN/2+dta1,a+xh+dtak,4,DN/2+dta2,a+dtak,5,D1/2,a+dtak,6,D/2,a+dtak,7,D/2,ak,8,D1/2,ak,9,D4/2,ak,10,D4/2,0k,11,DN/2,0k,12,DN/2,a+dtak,13,DN/2,a+dta+xh!通过关键点连线*do,ii,1,12l,ii,ii+1*enddol,1,13lfillt,2,3,R !创建倒角lfillt,3,4,R !创建倒角l,13,14l,12,17l,17,9l,5,8!连线构面al,1,2,16,13al,16,14,3,15,17,12al,17,18,9,10,11al,4,19,8,18al,5,6,7,19cm,flang_up,area !创建上法兰面积组件上法兰创建完毕创建下法兰!创建关键点k,18,DN/2,a-a1k,19,D3/2,a-a1k,20,D3/2,ak,21,D1/2,ak,22,D/2,ak,23,D/2,a-a1-dtak,24,D1/2,a-a1-dtak,25,D3/2,a-a1-dtak,26,DN/2+dta2,a-a1-dtak,27,DN/2+dta1,a-a1-dta-xhk,28,DN/2+dta1,a-a1-Hk,29,DN/2,a-a1-Hk,30,DN/2,a-a1-dta-xhk,31,DN/2,a-a1-dta!通过关键点连线*do,ii,18,30l,ii,ii+1*enddol,18,31lfillt,27,28,Rlfillt,28,29,Rl,30,35l,31,32l,21,24l,19,25!连线构面al,29,30,31,36al,35,36,32,37,34,28al,20,39,27,37,33al,21,22,38,26,39al,23,24,25,38asel,u,area,,flang_up !选择除flang_up之外的所有面cm,flang_down,area !创建下法兰面积组件下法兰创建完毕创建椭圆封头k,,0,a+H+h2 !创建封头所处位置关键点circle,36,1 !创建单位长圆KWPAVE,36 !将工作平面移置于新设定点CSYS,4 !激活随工作平面的坐标系lsscale,40,43,1,DN/2+dta1,h1+dta1,,,1 !对单位圆按照椭圆比例进行缩放(外表面)lsscale,40,43,1,DN/2,h1,,,1 !对单位圆按照椭圆比例进行缩放（内表面）ldele,49,51,1,1 !删除多余的线段ldele,45,47,1,1ldele,40,43,1,1wpstyl,defa !恢复工作平面至默认状态l,45,41 !连接封头端、尾l,42,46l,1,45 !连接封头与法兰l,2,41!由线构成封头面al,40,42,1,43al,44,40,48,41asel,u,area,,flang_down !选择构成封头的所有面cm,coping,area !创建封头面积组件封头创建完毕创建筒体allselk,,DN/2,a-a1-H-L !创建筒体底端位置点k,,DN/2+dta1,a-a1-H-La,28,29,37,38 !连接筒体与下法兰，构成面asel,u,area,,flang_upasel,u,area,,flang_downasel,u,area,,coping !排除筒体之外的所有面cm,pot,area !创建筒体面积组件筒体创建完毕布尔操作，将面与面之间粘接asel,s,area,,flang_upasel,a,area,,copingaglue,all !将封头与上法兰面粘接asel,s,area,,flang_downasel,a,area,,potaglue,all !将筒体与下法兰面粘接kdele,36 !删除建模过程中辅助点布尔操作完毕allselvrotat,all,,,,,,42,46,N !将所有的面绕y轴旋转N度,创建体创建螺栓KL,76,0.5, , !设定关键点平分线76，该点为螺栓中心所在KWPAVE,77 !将工作平面移动至该点wprota,0,90 !将工作平面绕x轴旋转90度cyl4,,,xd/2,,,,bolt_h !创建螺栓!将与螺栓相交的体组成一个组件，以便选取vsel,s,volu,,4,5,1vsel,a,volu,,9,10,1cm,buer,volu !创建与螺栓相交的体积组件buerallselbopt,numb,offvsbv,buer,14 !将组件buer与螺栓进行布尔操作，挖出螺栓孔洞cyl4,,,xd/2,,,,bolt_h !创建螺栓,体积编号为4VGEN,,4,,,,,-(bolt_h/2-dta-a),,,1 !将螺栓平移至合适位置rpr4,6,,,nut_rad,,-nut_h !创建螺母vgen,2,5,,,,,2*dta+a1+nut_h,,,0 !复制螺母至合适位置螺栓创建完毕创建各部分体积组件方便选择vsel,s,volu,,4,5,1vsel,a,volu,,9vptn,allcm,bvolu,volu !创建螺栓组件allselwpstyl,defavsel,s,loc,y,-H-L,a1vsel,u,volu,,bvolucm,flang_dvolu,volu !创建下法兰组件allselvsel,s,loc,y,a1,Hvsel,u,volu,,bvolucm,flang_upvolu,volu !创建上法兰组件allselvsel,s,loc,y,H+a,H+h1+dta1cm,cop_volu,volu !创建封头组件划分网格mat,1 !指定材料esize,5 !指定单元大小cmsel,s,cop_volu !选中封头组件vsweep,all !对封头分网esize,5 !指定单元大小cmsel,s,flang_dvolu !选中下法兰组件vsweep,all !对下法兰分网cmsel,s,flang_upvolu !选中上法兰组件vsweep,all !对上法兰分网esize,4 !指定单元大小mat,2 !指定材料cmsel,s,bvolu !选中螺栓组件vsweep,all !对螺栓分网网格划分完毕对模型节点进行压缩合并!合并上法兰节点allselvsel,s,loc,y,0,2*Hvsel,u,volu,,bvolunslv,s,1nummrg,node!合并下法兰节点allselvsel,s,loc,y,-(H+L),a1vsel,u,volu,,bvolunslv,s,1nummrg,node节点合并完毕建立螺栓预紧单元allsel!在0号坐标系下，对螺栓1(14号体积)建立预紧单元，secid为1,name为bolt1!预紧单元方向为y轴，位置为y向0位置处，同时将预紧单元存储于bolt_1单元组件中，预紧单元pretention179无需预先定义psmesh,1,bolt1,,volu,14,0,y,0,,,,bolt_1螺栓预紧单元建立完毕创建接触!创建凹面接触单元cmsel,s,flang_upvolu !选择上法兰体积组件aslv !选择依附于体上的面asel,r,loc,y,0 !通过坐标选择法兰上的接触面cm,as_up,area !建立上法兰接触面组件as_up allselcmsel,s,flang_dvolu !选择下法兰体积组件aslv !选择依附于体上的面asel,r,loc,y,a-a1 !通过坐标选择法兰上的接触面asel,r,loc,x,0,D3/2cm,as_down,area !建立下法兰接触面组件as_down r,1 !定义接触实常数1real,1 !指定实常数1mat,3 !指定材料3cmsel,s,as_up!选择上法兰接触面组件as_uptype,2 !指定单元接触类型2nsla,s,1 !选择接触面上的所有节点，包括边界点esln,s,0 !选择依附于这些节点的单元esurf,all !构建接触单元allselcmsel,s,as_down !选择下法兰接触面组件as_down type,3 !指定单元接触类型3nsla,s,1 !选择接触面上的所有节点，包括边界点esln,s,0 !选择依附于这些节点的单元esurf,all !构建接触单元!创建凸面接触单元allselcmsel,s,flang_upvolu !选择上法兰体积组件aslv !选择依附于体上的面asel,r,loc,y,a !通过坐标选择法兰上的接触面cm,as_up1,area !建立上法兰接触面组件as_up1 allselcmsel,s,flang_dvolu !选择下法兰体积组件aslv !选择依附于体上的面asel,r,loc,y,a !通过坐标选择法兰上的接触面cm,as_down1,area !建立下法兰接触面组件as_down1 et,5,TARGE170 !定义目标单元170et,6,CONTA174 !定义接触单元174keyopt,6,9,0 !包含初始化穿透r,2 !定义接触实常数2real,2 !指定实常数2mat,3 !指定材料3cmsel,s,as_up1 !选择上法兰接触面组件as_up1 type,5 !指定单元接触类型5nsla,s,1 !选择接触面上的所有节点，包括边界点esln,s,0 !选择依附于这些节点的单元esurf,all !构建接触单元allselcmsel,s,as_down1 !选择下法兰接触面组件as_down1 type,6 !指定单元接触类型6nsla,s,1 !选择接触面上的所有节点，包括边界点esln,s,0 !选择依附于这些节点的单元esurf,all !构建接触单元!创建螺母与上法兰接触allselcmsel,s,bvolu !选择螺栓体积组件KWPAVE,77 !将工作平面移至77点wprota,0,90 !将工作平面绕x轴旋转90度aslv !选择依附于体上的面asel,r,loc,z,0 !通过坐标选择螺栓上的接触面asel,u,area,,104 !删除螺栓柱面，保留螺母面cm,b_up,area !创建螺母与上法兰接触面组件b_up cmsel,s,flang_upvolu !选择上法兰体积组件aslv !选择依附于体上的面asel,r,loc,z,0 !通过坐标选择上法兰上的目标面asel,r,loc,x,-(D-D1)/2,(D-D1)/2cm,f_up,area !创建上法兰与螺母目标面组件f_upcmsel,s,bvolu !选择螺栓体积组件aslv !选择依附于体上的面asel,r,loc,z,2*dta+a1 !通过坐标选择螺栓与下法兰的接触面asel,u,area,,108 !删除螺栓柱面，保留螺母面cm,b_down,area !创建螺母与下法兰接触面组件b_down cmsel,s,flang_dvolu !选择下法兰体积组件aslv !选择依附于体上的面asel,r,loc,z,2*dta+a1 !通过坐标选择螺栓与下法兰的目标面asel,r,loc,x,-(D-D1)/2,(D-D1)/2cm,f_down,area !创建螺母与下法兰目标面组件f_down et,7,TARGE170 !定义目标单元170et,8,CONTA174 !定义接触单元174keyopt,8,9,0 !包含初始化穿透r,3 !定义接触实常数3real,3 !指定实常数3mat,3 !指定材料3cmsel,s,b_up !选择螺母与上法兰接触面组件b_up type,7 !指定单元接触类型7nsla,s,1 !选择接触面上的所有节点，包括边界点esln,s,0 !选择依附于这些节点的单元esurf,all !构建接触单元allselcmsel,s,f_up !选择上法兰与螺母目标面组件f_up type,8 !指定单元接触类型8nsla,s,1 !选择接触面上的所有节点，包括边界点esln,s,0 !选择依附于这些节点的单元esurf,all !构建接触单元!创建螺母与下法兰接触et,9,TARGE170 !定义目标单元170et,10,CONTA174 !定义接触单元174keyopt,10,9,0 !包含初始化穿透r,4 !定义接触实常数4real,4 !指定实常数4mat,3 !指定材料3cmsel,s,b_down !选择螺母与下法兰接触面组件b_down type,9 !指定单元接触类型9nsla,s,1 !选择接触面上的所有节点，包括边界点esln,s,0 !选择依附于这些节点的单元esurf,all !构建接触单元allselcmsel,s,f_down !选择螺母与下法兰目标面组件f_down type,10 !指定单元接触类型10nsla,s,1 !选择接触面上的所有节点，包括边界点esln,s,0 !选择依附于这些节点的单元esurf,all !构建接触单元接触创建完毕FINISH/SOL !进入求解处理器allsellsclear,all!清空所有载荷NROPT,Full !激活完全Newton-Raphsonpred,on !打开变形预测lnsrch,on !激活线性搜索antype,0 !静态分析autots,1 !自动时间步长nsubst,25,100,1 !设置载荷步outres,all,all !输出所有结果eqslv,pcg,1e-8 !采用pcg算法，对于大模型接触算法很有效wpstyl,defa !将工作平面恢复至默认状态csys,5 !激活柱坐标系（以y轴为旋转轴）asel,s,loc,y,0 !通过坐标选择角度为0的面asel,a,loc,y,-N !通过坐标选择角度为－N的面da,all,symm !施加对称边界条件csys,0 !激活笛卡尔坐标系cmsel,s,flang_dvolu !选择下法兰体积组件nslv,r,1 !选择依附于体积上的节点nsel,r,loc,y,a-a1-H-L !选择筒体底端节点d,all,uy !施加y向位移约束allselsload,1,9,lock,forc,forc_bolt,1,2 !在螺栓中施加螺栓预紧!第一载荷步中施加载荷大小为forc_bolt的预紧力，在第二个载荷步中锁住其位移，最终产生预紧效果time,10 !设置时间步长为10allsellswrite,1 !写出第一个载荷步文件time,20 !设置时间步至20lswrite,2 !写出第二个载荷步文件!对容器壁施加内压asel,s,area,,68 !选中编号为68的面nsla,s,1 !选择依附于面上的节点csys,5 !激活柱坐标系（以y轴为旋转轴）nsel,a,loc,x,DN/2 !通过坐标选择内壁上的节点sf,all,pres,PN !对内壁施加压强,大小为PN allseltime,30 !设置时间步至30lswrite,3 !写出第三个载荷步文件lssolve,1,3,1 !计算载荷步1-3/post1 !进入通用后处理set,last !读取最后结果PLNSOL,S,EQV,0,1 !输出Von Mises应力结果cmsel,s,bvolu !选择螺栓组件eslv,s,1 !选中依附于体积的单元nslv,s,1 !选中依附于体积的节点PLNSOL,S,EQV,0,1 !输出Von Mises应力结果cmsel,s,flang_dvolu !选择下法兰组件eslv,s,1 !选中依附于体积的单元nslv,s,1 !选中依附于体积的节点PLNSOL,S,EQV,0,1 !输出Von Mises应力结果。
