ANSYS与材料力学之扭转（二）
由于杆件各截面上的扭矩可能变化，同时，横截面上各点处的切应力也随该点到圆心的距离改变而改变。为此，计算杆内的应变能，需先计算杆内任一点处的应变能密度，再计算全杆内所积蓄的应变能。如上图所示，单元体内所积蓄的应变能dVε，数值上外力所做的功dW。dW = 1/2(τdydz)(γdx) = 1/2τγ(dxdydz)νε = dVε / dV = dW / dxdydz = 1/2 τγ式中，V为杆件的体积，A为杆件的横截面积，l为杆长。
τmax = Me / Wp = 65.58MPaVε = Me^2*l / (2*G*Ip) = 0.492kN·m = 492 J使用ANSYS求解该问题时，我们从以下几个方面入手：1. 确定分析类型：根据题意，确定分析类型为静力学分析；2. 确定单元类型：该结构为扭转直杆，因此分析时使用Beam单元；根据题目中给定的结构几何尺寸，在SCDM中进行线体模型建模。注意：在选择梁截面类型时选择Circular Tube,并将内外径尺寸改为题目所给定的尺寸。
Step2：在Engineer Date中创建材料模型2. 将Isotropic Elasticity中的derive from设置为Shear Modulus and Poisson's ratio，即表示我们想要通过切变模量和泊松比来定义该材料。根据题意，此处我们将切变模量设置为80000MPa（80GPa），泊松比设置为0.3； 
也许有人会有疑问，为什么题目中给的载荷是两端施加180kN·m的外力偶矩，这里只施加一个180kN·m的扭矩呢？答案请在公 众 号文章ANSYS与材料力学之扭转（一）寻找。因为要提取最大剪应力，所以在求解时要打开梁截面结果：我们在后处理中插入Maximum Shear Stress（最大切应力）结果，显示如下：
要查看应变能，需要使用后处理中的Probe工具然后选择Energy，应变能结果显示如下：材料力学方法计算的最大切应力为65.58MPa，总应变能为492 J；ANSYS计算的最大切应力为65.714MPa，总应变能为492.86 J，两者基本一致。
