有限元分析(FEA)是指在虚拟环境中对产品及系统进行建模、找到并解决潜在（或已有）结构或性能问题的一种工具。有限元分析是有限元方法（FEM）的实际应用，供工程师与科学家以数学方式建模，并以数字方式解决非常复杂的结构、流体和及多物理场问题。有限元分析软件可用于很多行业；而最为常见的应用，则是航空工业、生物力学以及汽车行业。

有限元（FE）模型由一组称为“节点”的点组成，这些点构成设计的形状。将这些节点相连，形成有限单元。它们形成有限元网格，并包含含有模型的材料及结构属性。这些定义了模型对特定条件的响应。由于特定区域预期的应力变化程度不同，因此整个结构不同位置的有限元网格密度可能也不同。应力变化大的区域，其网格密度通常高于应力变化小、甚至没有变化的地区。这些区域包括：已测试材料的断裂点、圆角、拐角、复杂细节以及高应力区域。

可用一维（维梁一）、二维（二维壳体）或三维（三维实体）单元来创建有限元模型。通过使用梁和壳体、而不使用实体单元，可以用更少的节点创建模型并保持准确性。每个建模方法都需要定义不同的属性，比如：

• 横截面积
• 惯性矩
• 扭转常数
• 板厚
• 弯曲刚性
• 横向剪切

在有限元分析中仿真实际工作环境的影响时，可以向有限元模型施加不同类型的荷载，包括：

• 节点荷载：力、力矩、位移、速率、加速度、温度及热流量
• 单元荷载：分布荷载、压力、温度及热流量
• 加速体荷载（重力）

分析的类型包括：

• 线性静力学：通过施加静态荷载与进行线性分析
• 非线性静力学与动力学：接触效应（模型的一部分与另一部分接触）、非线性材料（塑性、弹性等）以及大位移（应变超出限制线性分析方法使用的小位移理论）
• 模态：振动的自然频率
• 动力响应：随时间与频率变化而变化的荷载或运动
• 屈曲：使结构变得不稳定的临界荷载
• 热传递：传导、辐射与相变

解算器计算得到的典型结果包括：

• 节点位移、速率及加速度
• 单元力、应变与应力

有限元分析带来的收益

有限元分析可用于新产品设计或改进现有产品设计，在制造之前确保设计性能符合规格要求。通过有限元分析，您能够：

• 预测并提高产品性能及可靠性
• 减少物理样机与测试
• 评估不同的设计与材料
• 优化设计，减少材料使用

有限元分析软件

有限元分析应用软件举例：

NX Nastran：有限元解算器，用于分析应力、振动、结构损坏/耐久性、热传递、噪音/声学及颤振/气动弹性。

Femap：一个独立于CAD的、基于Windows系统的前后处理器。它可以用于高级的工程有限元分析。通过该应用程序提供的有限元建模解决方案，工程师与分析师能够容易地、准确地、低成本地处理最复杂的分析任务。

Solid Edge Simulation：为设计工程师准备的嵌入式有限元分析工具。通过该工具，设计工程师可以在Solid Edge环境中以数字方式验证零件与装配设计。Solid Edge Simulation基于成熟的Femap有限元分析技术，能够大幅减少对物理原型的需要，从而降低了材料与测试成本，同时节约了设计时间。

有限元分析软件开发人员把下列软件组件用作应用软件的基础：

NX Nastran SDK：软件开发工具箱，允许软件开发人员在各种企业环境中使用NX Nastran的功能。

Parasolid：三维几何建模组件软件，使Parasolid产品的用户能够对复杂零件与装配进行建模。Parasolid被数百个不同的CAD、CAM及CAE应用软件用作几何体引擎。