一、有限元法概述
有限元法的创造历史可上溯至七八十年前，那时一部分美国人于结构矩阵的研究方面取得了相应成效，之后有人便以这些成效为依据创造出了钢架位移方法，并把它运用到了弹性力学平面的研究之中，即将某些连续的整体分割成矩形及三角形，再把此类小的单元里的位移函数以近似的方法展现出来。随后，鉴于科学技术的持续前进，电脑的水平也有了特别大的提升，有限元法便随之发展了起来，由于有限元法在产品的设计及研究过程中具有至关重要的作用，因此有限元软件受到了越多越多专业人士的青睐，同时其于机械设计中的运用也日渐广泛。
二、有限元法于机械设计中的运用
我们将有限元法运用于机械设计中，事实上是采用有限元程序将有限法及其理论借助电脑展现于机械设计过程中。本文以一种由内衬套、外衬套及天然橡胶组成的橡胶衬套为例，详细的介绍有限元法于机械设计过程中的运用。
（一）模型简化
模型简化即将模型中那些不会对模型整体造成特别大影响的部分去除，比方说，机械设备中的圆角，抑或倒角等部分。之所以这样做是由于保留此类成分将对机械单元格整体质量造成不良反应，特别是在增大运算量之后特别难收敛分析结果。针对与橡胶衬套相类似的机械设计，在对其径向剪裁展开研究时，对橡胶里的衬套固定和橡胶的形变展开分析，同时于径向不带孔的方向增加载荷量500N的力，且确保加载速度等于5mm/min。
（二）单元格划分
单元格划分即对机械整体模型展开离散处理，如此做能够帮助技术人员更好地自离散的数据里找到模拟研究的规律。此外，在实施单元格划分时应以不同机械模型需求为依据创建相对应的有限数据集合，如此便可以确保设计结束后的材料选取及边界条件的定义。
（三）机械几何属性
设计人员在进行机械设计制造时，理应以新产品的几何属性为依据创建相应的模型，因此设计人员在制作模型时必须先对模型的几何属性进行定义，比方说，机械模型中某些零件的变力及热传导等属性的研究等。鉴于不同的机械模型所具有要求是不一样的，因此设计人员在设计的过程中，理应以实际为依据，具体问题具体分析，以制作出最佳的机械模型。此外，此处应对材料属性的定义问题进行强调，对于已然制造完成的机械模型，设计人员理应对模型中起决定性影响的部分创建材料参数，针对大部分金属同类材料则只要创建杨氏模量便可以了，但是对于那些非线性变化的材料，必须把它压缩及拉伸的应力转变转进电脑里展开研究，最后再借助于电脑的拟合给予模型相对应的参数。
（四）接触条件及载荷情况
针对接触条件的定义应以机械模型诸部分构成的接触情况为依据确定，以橡胶衬套为例，橡胶于受力后特别容易产生形变，这属于橡胶间的接触，橡胶即称为变形体，但外衬套及内衬套不会出现形变，则可称其为刚体。待接触条件定义好后，机械模型的材料及受力等细节便基本明确了，随后即边界条件及载荷条件的明确，此处需要以有限元法里的定义收敛法进行确定。
（五）定义作业及单元类别
针对已经定义好的载荷情况机械模型，设计人员应将其带入到作业里进行更仔细的处理。假如对象为更复杂的机械模型则需运用初始载荷定义，最终还应采用具体的研究操作类型与设计结果进行研究。此外，在有限元软件里，类型不一样的结构，其单元类型也不一样，因此在此种情况下，设计人员理应运用现代电脑技术对单元类型展开定义。
三、有限元分析软件介绍
通常情况下，有限元分析软件可分成如下三部分：第一部分，有限元前处理。该部分主要包括如下环节：（1）构造几何模型；（2）划分有限元网格；（3）生成、核对及输入模型的几何、载荷及边界条件数据等；第二部分，有限元分析。展开单元分析及整体分析，计算位移及应力值等数据；第三部分：有限元后处理。对计算结果展开研究及整理，同时用图形方式输出，如此设计者便可对设计结果展开直观的判断及适时的修改。
四、有限元发展趋势研究
有限元的运用对于企业的发展而言具有至关重要的作用，它不但可以促进企业设计效率的提升，有利于企业设计方案的完善，同时还能够起到减少产品开发时间的作用。现如今，CAE技术对生产所起到的巨大促进作用已经受到了越来越多企业及技术人员的关注，无庸置疑，有限元法的运用范围在今后将更广泛，其发展也将有更大的突破。
五、结语
总而言之，有限元法的运用对于机械设计行业的发展来说具有特别大的促进作用，它有利于机械设计企业设计效率提升，同时还可以为企业节省较多的人力及物力资源，对机械设计企业的发展而言有百利而无一害。所以各机械设计企业及相关技术人员理应给予有限元法应有的重视，在生产及经营活动中充分运用有限元法展开机械的设计，以更好地促进科技的进步，社会的发展，进而推动中国经济的可持续发展。
作者：高新红 单位：成都航空职业技术学院
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