范纪华

（江苏科技大学苏州理工学院，江苏 张家港 215600）

0 引言

随着现代工业技术的发展，工程机械结构越来越复杂。要求设计更高质量、更高水平的大型、精密、复杂的工程机械已成常态。为此设计师们必须预先通过有效的计算手段，精确地分析设计完成的工程机械结构在未来各种工况下所发生的应力、应变和位移情况，确保设计的工程机械结构满足强度、刚度和稳定性的前提下，整体结构尽可能轻质、小型和轻量化。但是，传统的一些方法难以完成工程实际问题的有效分析，弹性力学的经典理论由于求解偏微分方程边值问题的困难，只能解决结构形状和承受载荷较简单的问题，对于几何形状复杂、不规则边界、有裂缝或者厚度突变，以及几何非线性和材料非线性等问题，按照经典弹性力学方法获得解析解是非常困难的，有些是几乎不可能的。因此，需要寻求一种简单而又精确高效的数值计算方法，有限元法正是适应这种需要而产生和发展起来的一种十分有效的数值计算方法。虽然有限元法问世以来，其理论和应用研究方面都得到了快速的发展，但是因为早期计算机相应的计算能力偏弱导致其一度发展缓慢[1]。

近十多年来，随着计算机技术的快速发展和计算机应用的普及，使用计算机编制程序辅助求解离散化的微分方程，进一步完成有限元法的算法。这一方法已广泛应用在机械、航空航天、土木工程、桥梁建筑等科学技术领域，其最突出的一个发展趋势是与通用CAD 软件的集成使用，因而有限元法在其研究领域、研究方式和应用范围等得到了拓展。……