Metoda konačnih elemenata - MKE, programski implementirana na računaru, duže vreme predstavlja popularan alat
konstruktora širom sveta. Ona omogućava bržu, tačniju i jeftiniju analizu ponašanja nekog realnog fizičkog sistema nego
tradicionalan pristup. Mnogi kapitalni, tj. veoma važni i skupi objekti, projektovani su na osnovu izlaznih rezultata dobijenih ovom metodom,
Pokazalo se da je analiza metodom konačnih elemenata daleko najekonomičnija sa stanovišta optimizacije cena/kvalitet posmatrane konstrukcije.
Analiza metodom konačnih elemenata sastoji se od nekoliko faza koje imaju sledeći redosled izvršavanja:
1) Fizičko modeliranje - preprocesiranje:
Unošenje geometrijskih karakteristika modela, pod čime se podrazumeva predstavljanje realnog objekta skupom konačnih elemenata, koji na što tačniji način aproksimiraju polazni objekat.
Numerisanje svih globalnih i lokalnih čvorova.
Zadavanje graničnih uslova.
Unošenje spoljašnjih uticaja.
Zadavanje materijalnih karakteristika modela.
2) Matematičko modeliranje - procesiranje:
- formiranje matrica krutosti (K), masa (M) i prigušenja (D), kao i vektora spoljašnjih sila F za ceo model.
Formiranje navedenih matrica i vektora radi se tako što izabiremo zakon ili princip, koji je odgovarajuć za posmatran mehanički sistem,
a zatim nekom od metoda (Energy methods, Weighted residuals method,...) konstruišemo model konačnih elemenata jednačine tog zakona.
Dobijen reprezentativni izraz, zatim treba primeniti na sve elemente. Skup tih izraza po elementima, treba povezati u globalni sistem jednačina za ceo model.
Izlazni podaci iz ovog programskog dela su članovi gore pomenutih matrica sistema linearnih jednačina po nepoznatim
veličinama problema. Te nepoznate veličine su na primer pomeranje (u) u problemima teorije elastičnosti, temperatura (T) u problemima prostiranja toplote,
pritisak fluida (p)i njegova brzina (v) u problemima mehanike fluida.
3) Rešavanje dobijenog linearnog sistema jednačina:
Ku=F
Ono se radi nekom od direktnih, iterativnih ili hibridnih metoda. Pri analizi modela nekog realnog objekta broj nepoznatih može
da se meri stotinama hiljadama, pa tehnika koja je usvojena za rešavanje ima značajan uticaj na vremensku efikasnost svakog programskog paketa iz konačnih elemenata.
4) Postprocesiranje:
- Izračunavanje svih korisniku interesantnih veličina, kao što su na primer naponi, deformacije, sile.
- Vizualizacija (grafička reprezentacija) rezultata, kao najbrči i najuočljiviji način otkrivanja regiona modela
koji trpe največa opterećenja. Na primer ako posmatramo raspodelu napona u modelu, izonaponske regioni (u različitim bojama za različite intezitete napona),
su najbolji način da korisniku skrenemo pažnju na oblast visoke koncentracije napona. Grafičko prikazivanje dobijenih rezultata je kljuć
za povečanu produktivnost dizajnera i inčenjera. Ono olakšava razumevanje ponašanja dizajna u uslovima realne eksploatacije.
Time smo naveli sve faze u analizi metodom konačnih elemenata pri jednoj uobičajenoj linearnoj analizi, ukoliko je u pitanju nelinearna analiza ponovo se vračamo na korak 2).
