大型通用有限元軟件是結(jié)構(gòu)分析的一個(gè)非常重要的手段，特別是在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式，很難進(jìn)行傳力和受力的認(rèn)識(shí)，可行與不可行，經(jīng)濟(jì)與不經(jīng)濟(jì)等都是比較難以判斷，完全是通過構(gòu)造或者經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，往往很保守，但卻不經(jīng)濟(jì)，造成資源的浪費(fèi)，最后節(jié)點(diǎn)五花八門，傳力不明確或者臃腫的現(xiàn)象繁多。這就充分體現(xiàn)了有限元對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析的重要性了。       

      那究竟有限元可以為我們?cè)O(shè)計(jì)提供怎么樣的幫助呢？       

1、首先，講講有限元基本事實(shí)。      

（1）建模。在有限元中建立三維實(shí)體或殼等模型，模型將于實(shí)際的工程和節(jié)點(diǎn)形式相一致，或可忽略次要的影響因素，考慮主要的方向進(jìn)行建模計(jì)算。   

（2）單元。通過對(duì)建立的模型進(jìn)行離散，變成成千上萬(wàn)個(gè)單元所組成的模型用以近似模擬整體連續(xù)的幾何模型。   

（3）邊界條件。通過近似的模擬實(shí)際工程中的荷載和位移邊界條件，忽略次要的因素，大致的進(jìn)行模擬。   

（4）計(jì)算。通過有限元分析方法，建立龐大的單元?jiǎng)偠染仃�，代入平衡方程中進(jìn)行計(jì)算，得到積分點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)的位移和內(nèi)力以及其他輸出變量。
2、其次，有限元結(jié)果的參考。
    有限元計(jì)算結(jié)果中輸出有應(yīng)力、應(yīng)變、位移、反力、轉(zhuǎn)角等各種變量的分布，作為設(shè)計(jì)參考之用。    

（1）應(yīng)力和應(yīng)變。反應(yīng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的問題，可以直觀的看出，在荷載作用下結(jié)構(gòu)的受力性能和應(yīng)力狀態(tài)，哪個(gè)地方出現(xiàn)應(yīng)力集中、那個(gè)地方應(yīng)力分布較大、受力較大，是否已經(jīng)達(dá)到屈服等等，可以對(duì)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是否合理，是否滿足彈性的要求。   

（2）位移。反應(yīng)的是結(jié)構(gòu)的剛度問題，從關(guān)鍵部位的位移可以判斷結(jié)構(gòu)是否達(dá)到剛度的要求，并且可以驗(yàn)算對(duì)撓度的限值，以及變形最大的薄弱位置。   

（3）反力。對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)的求解，可以輸支座的反力用于核對(duì)其他軟件的結(jié)果，或者用于試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的千斤頂?shù)脑O(shè)置，同時(shí)可以輸出結(jié)構(gòu)的荷載位移曲線，判斷結(jié)構(gòu)的受力階段。       

3、 除此之外，有限元結(jié)果中可以輸出更多的變量，供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和研究提供更為詳細(xì)的幫助資料，如：
（1）受力全過程的動(dòng)畫。以動(dòng)態(tài)的方式，展現(xiàn)結(jié)構(gòu)受力全過程的變化，可保存輸出，用來(lái)判斷結(jié)構(gòu)變形是否正常合理，以及中介受力是否存在不正當(dāng)變心情況，展現(xiàn)每一步的變化情況。   

（2）最大/最小主應(yīng)力方向。對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)等的傳力途徑的判斷，由于空間的受力加上復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，傳力路徑往往非常的不明確，但通過顯示最大和最小主應(yīng)力的方式，可以得到結(jié)構(gòu)各部位的傳力方式和方向，給設(shè)計(jì)人員一個(gè)參考，判斷是否滿足傳力合理、受力明確等要求。  

（3） 為了防止設(shè)計(jì)過于保守，可以通過參數(shù)上的分析對(duì)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造進(jìn)行優(yōu)化，選取經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式。
  4、有限元結(jié)果的必弊端。       

 有限元計(jì)算結(jié)果是近似的穩(wěn)定解，由于真解釋非常難以獲得的，而有限元的解是具有很高精度的解，所以被人們所認(rèn)可。有限元之所以成為近似解，主要是因?yàn)橐幌聨讉�(gè)方面：

①采用離散的單元對(duì)連續(xù)體的模擬；

②理想的邊界條件與實(shí)際工程結(jié)構(gòu)近似，有時(shí)甚至差異比較大；

③單元的分析采用變分原理，方程的解也是具有一定精度的穩(wěn)定值；

④單元節(jié)點(diǎn)的位移與應(yīng)力是通過插值進(jìn)行轉(zhuǎn)換的，精度會(huì)失真，節(jié)點(diǎn)的位移進(jìn)度最高，積分點(diǎn)的應(yīng)力精度最高；

⑤模擬結(jié)構(gòu)的材料通常是經(jīng)過處理的理想的非線性本構(gòu)，與實(shí)際材料有差別；

⑥相互接觸的關(guān)系也是比較離線的綁定、植入、摩擦、硬接觸等參數(shù)的設(shè)置具有一定的近似；