计算分析模块就是“有限元”,这是一门学科,其理论基础包括:(1)变分原理,包括最小势能原理,最大余能原理,等多类变量的变分原理。(2)数值分析中的函数分片近似理论,说通俗点,就是插值。可以看一些有限元理论方面的书,国内比较经典的是王勖成的“有限单元法”,国外的如辛克维奇的有限单元法。
说通俗点,一般碰到的问题(如最简单的一根杆,这在材料力学上就讲了),通常是用一个微分方程来描述此杆,如果对微分方程进行求解,可以近似,利用有限差分法等。这是一类做法,但是有时有限差分法不适合用于实际复杂形状的问题。
从数学上讲,可以把此微分方程问题,变成一个积分的问题,通过对此积分问题进行变分,可以反过来推到这一微分方程。一般而言,积分量可以有多种形式,常用的就是能量,比如在结构分析中,就是势能用的最多。
然后对这个积分,我们计算就比微分方便一些。因为积分时,可以在积分区域上剖分网格,划分单元,得到一系列比较规则的单元,比如三角形,四边形等。通过在这些单元上进行积分,就可以进行计算。这要比传统的微分操作容易得多,主要是计算机的进步导致的。