有限元法在20世紀(jì)50年代起源于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的矩陣分析,其基本思想是用有限個(gè)離散單元的集合體代替原連續(xù)體,采用能量原理研究單元及其離散集合體的平衡,以計(jì)算機(jī)為工具進(jìn)行結(jié)構(gòu)數(shù)值分析。它避免了經(jīng)典彈性力學(xué)獲得連續(xù)解的困難(建立和求解偏微分方程),使大型、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的計(jì)算容易地在計(jì)算機(jī)上完成,應(yīng)用十分廣泛。Midas/Cival、ANSYS等把整體結(jié)構(gòu)離散為有限個(gè)單元,研究單元的平衡和變形協(xié)調(diào);再把這有限個(gè)離散單元集合還原成結(jié)構(gòu),研究離散結(jié)構(gòu)的平衡和變形協(xié)調(diào)。
劃分的單元大小和數(shù)目根據(jù)計(jì)算精度和計(jì)算機(jī)能力來(lái)確定。
有限元法主要優(yōu)點(diǎn):
。1)概念淺顯,容易掌握。(離散、插值、能量原理、數(shù)學(xué)分析)
(2)適用性強(qiáng),應(yīng)用范圍廣,幾乎適用于所有連續(xù)體和場(chǎng)問(wèn)題的分析。(結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁場(chǎng)和聲學(xué)等問(wèn)題)
。3)計(jì)算規(guī)格化(采用矩陣表示),便于計(jì)算機(jī)編程。