有限元素分析 (FEA) 是用於結構性、聲學、電磁或熱性能的產品和組件的虛擬建模和模擬。FEA 是有限元素方法（FEM）的實際應用。
有限元素分析是在虛擬環境中對產品和系統進行建模，以查找並解決潛在（或現有）產品效能問題。FEA 是 FEM 的實用應用，工程師和科學家用於以數學方式建模和數字化解決複雜的結構，聲學，電磁，熱，流體和多物理問題。FEA 軟件可用於廣泛的行業，但最常用於航空，汽車，電子，工業機械，船舶和消費產品行業。
有限元素 (FE) 模型包含一個稱為「節點」的點系統，它們形成設計的形狀。連接到這些節點是形成有限元素網格的有限元素，並包含模型的材料和結構性質，定義模型對某些條件的反應方式。有限元素網格的密度在整個材料中可能會有所不同，具體取決於特定區域的應力水平預期變化。應力發生大變化的區域通常需要較少或沒有應力變化的區域更高的網格密度。關注點可能包括先前測試的材料的斷裂點、圓角、角落、複雜細節和高應力區域。
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FEA 是一種熟悉的方法，通常用於替換或補充實驗和分析方法，以幫助日常產品的工程設計和分析。與原型製作和實驗相比，基於 FEA 的模擬提供以下優點。
有限元素分析可讓您快速分析和探索工程可能性，以提高產品性能。
有限元素分析可幫助您將最佳化的產品設計帶到市場，比建置和測試方法更快。
通過利用有限元素分析，與傳統基於實體原型的測試流程相比，您可以大幅降低產品開發成本。
無論使用什麼軟件，大多數 FEA 模擬都遵循這些通用步驟。
預處理階段包括編輯幾何圖形並準備進行模擬。在稱為網格化的過程中，預處理工具會在套用材料性質、負載、約束和模擬參數之前，將設計幾何轉換為小有限元素。
FEA 模擬軟體開始使用求解器反覆解析方程式。此步驟可能需要大量的時間或計算資源。對於複雜的模擬，越來越多的企業轉向雲計算作為解決此問題的具有成本效益的解決方案。
解決完成後，下一步是使用報告，監視器，繪圖，2D/3D 圖像和動畫以質量和定量方式分析和視覺化模擬的結果。此階段也包含結果的驗證和驗證。
一維分析（光束模型）
一維分析是指應用僅由僅由兩個節點組成的單維元素建立的模型，例如樑元素。一維分析可以很好地研究對建模通常複雜的結構（例如汽車車身或機架）的早期階段分析。1D 樑模型可以幫助工程師快速評估本體動態，然後完整幾何圖形準備好進行深層分析。
2D 分析（外殼模型）
工程師使用 2 維元素（例如薄壁本體）的四維元素或三角元素（例如由鈑金製成的零件）對幾何圖形進行整合。然後，元素性質定義求解器將用來計算應力、應變和其他結果的殼元素的厚度。FEA 預處理器具有快速網格演算法，可幫助工程師在幾何上建立殼網格。
3D 分析（實體模型）
對於實體、粗糙的幾何圖形，例如引擎塊，工程師會使用實體的 3 維元素來表示幾何圖形。四角、金字塔和六角元素在整個實體本體中創建。FEA 預處理器具有工程師建立實體網格模型所需的工具。
多物理學 FEA
現代 FEA 不僅僅僅單獨模擬單一物理領域。如今，FEA 已經使工程師能夠將不同的物理結合在一起，例如流體結構互動（FSI）、熱機械模擬、多本體動力學與結構基於 Fe 的柔性物體、機電-熱等。 多物理模擬 在越來越複雜的產品中，需要全面跨領域工程以達到最高效能的產品中具有基本重要性。
