1.結構離散化對整個結構進行離散化,將其分割成若干個單元,單元間彼此通過節點相連;
2.求出各單元的剛度矩陣[K](e)[K](e)是由單元節點位移量{Φ}(e)求單元節點力向量{F}(e)的轉移矩陣,其關係式為:{F}(e)= [K](e) {Φ}(e);
3.整合總體剛度矩陣[K]並寫出總體平衡方程總體剛度矩陣[K]是由整體節點位移向量{Φ}求整體節點力向量 的轉移矩陣,其關係式為{F}= [K] {Φ},此即為總體平衡方程。
4.引入支撐條件,求出各節點的位移節點的支撐條件有兩種:一種是節點n沿某個方向的位移為零,另一種是節點n沿某個方向的位移為一給定值。
5.求出各單元內的應力和應變對於有限元方法,其基本思路和解題步驟可歸納為:(1)建立積分方程,根據變分原理或方程餘量與權函式正交化原理,建立與微分方程初邊值問題等價的積分表示式,這是有限元法的出發點。
(2)區域單元剖分,根據求解區域的形狀及實際問題的物理特點,將區域剖分為若干相互連線、不重疊的單元。區域單元劃分是採用有限元方法的前期準備工作,這部分工作量比較大,除了給計算單元和節點進行編號和確定相互之間的關係之外,還要表示節點的位置座標,同時還需要列出自然邊界和本質邊界的節點序號和相應的邊界值。
(3)確定單元基函式,根據單元中節點數目及對近似解精度的要求,選擇滿足一定插值條件的插值函式作為單元基函式。有限元方法中的基函式是在單元中選取的,由於各單元 具有規則的幾何形狀,在選取基函式時可遵循一定的法則。
(4)單元分析:將各個單元中的求解函式用單元基函式的線性組合表示式進行逼近;再將近似函式代入積分方程,並對單元區域進行積分,可獲得含有待定係數(即單元中各節點 的引數值)的代數方程組,稱為單元有限元方程。
(5)總體合成:在得出單元有限元方程之後,將區域中所有單元有限元方程按一定法則進行累加,形成總體有限元方程。
(6)邊界條件的處理:一般邊界條件有三種形式,分為本質邊界條件(狄裡克雷邊界條件 )、自然邊界條件(黎曼邊界條件)、混合邊界條件(柯西邊界條件)。對於自然邊界條件,一般在積分表示式中可自動得到滿足。對於本質邊界條件和混合邊界條件,需按一定法 則對總體有限元方程進行修正滿足。
(7)解有限元方程:根據邊界條件修正的總體有限元方程組,是含所有待定未知量的封閉方程組,採用適當的數值計算方法求解,可求得各節點的函式值。