有限元的思想早在几个世纪前就已经产生并得到了应用。例如,用多边形(有限个直线单元)逼近圆来求得圆的周长。但作为一种方法而被提出,则是发生在20世纪的事。从应用数学的角度看,有限元法的基本思想可以追溯到Courant在1943年发表的论文《Variational Methods for the Solution of Problems of Equilibrium and Vibrations》[1]。他将一系列三角形区域上的分片连续函数和最小位能原理相结合,来求解St.Venant扭转问题。由于当时计算机尚未出现,这篇论文并没有引起应有的关注。此后,许多应用数学家、物理学家和工程师分别从不同角度对有限元法的离散理论、方法及应用进行了研究。有限元法的实际应用是随着电子计算机的出现而开始的。1956年,Turner和Clough等人发表了名为《Stiffness and Deflection Analysis of Complex Structures》的论文[2]。他们将钢架分析中的位移法推广到弹性力学平面问题,并用于飞机结构的分析。他们首次给出了用三角形单元求解平面应力问题的正确解答。三角形单元的特性矩阵和结构的求解方程是由弹性理论的方程通过直接刚度法确定的。他们的工作开始了利用电子计算机求解复杂弹性力学问题的新阶段,一般认为这是工程学界有限元法的开端。1960年,Clough发表了另一篇名为《The Finite Element Method in Plane Stress Analysis》的论文[3]。他进一步求解了弹性力学平面问题,并将该方法的应用范围扩展到飞机以外的土木工程。他在文中正式提出“有限元法”(Finite Element Method)的名称,使人们更清楚地认识到有限元法的特性和功效。
由此之后,有限元法的理论迅速发展起来,并被广泛应用于各种力学问题,成为分析大型、复杂工程结构的强有力手段。随着计算机的迅速发展,有限元法中人工难以完成的大量计算工作能够由计算机来实现并快速地完成。因此,可以说,计算机的发展很大程度上促进了有限元法的建立和发展。(www.xing528.com)
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