有限元分析(Finite element analysis,简称FEA)，是将一个连续系统分隔成有限个单元,对每一个单元给出一个近似解,再将所有单元按照一定的方式进行组合,来模拟或者逼近原来的系统,从而将一个连续的无限自由度问题简化成一个离散的有限自由度问题分析求解的一种数值分析方法。虽然这个解不是准确解，但大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段之一。
常见的计算体系包括但不限于：流体、机械、土木、骨骼、工程、磁学、声学、光学等。
常用的软件有：Comsol，Ansys，Abaqus，Fluent、Deform等。
可以计算的内容包括但不限于：
三维模型的搭建、网格划分、多相流体、传热模拟、传质模拟
电池温度分布、锂枝晶生长、电池容量衰减、阻抗分解
结构损伤、弯曲、碰撞、振动、断裂、静力分析、疲劳分析
电化学仿真、力学仿真、电场仿真、光学仿真、热学仿真
多场耦合、磁场分布、电磁耦合、热固耦合、电磁波吸收
多相流体
锂枝晶生长
力学仿真
离子浓度仿真
电场模拟
磁场仿真
电池容量仿真
多场耦合
疲劳分析
结构碰撞
电化学仿真
光学仿真
工业仿真
热学仿真
流固耦合
冲压成型
铸造仿真
断裂分析
焊接仿真
热固耦合
轮毂受力分析
电流密度
声压模拟
粒子速度模拟
分析多相间的力、热、电等性质。
多相流体系统分为一种主流体相和多种次流体相，其中一种流体是连续的（主流体），其他相是离散的，存在于连续相中，其可以有多种次流体相，代表不同尺寸的颗粒。通过有限元模拟可以分析和预测多相流体系统在复杂几何和边界条件下的行为。
深层次理解锂枝晶的形成机制。
锂枝晶生长是锂离子电池中一个重要的问题，它涉及到电池的长期性能和安全性。在锂离子电池的充放电过程中，锂离子在电极材料中嵌入和脱出。如果电池充电速度过快或放电深度过大，可能会导致锂离子在电极表面不均匀地沉积，形成树枝状的晶体结构，即锂枝晶。有限元模拟可用于研究锂离子电池中锂枝晶的形成和生长过程，有助于理解和预测电池性能退化和潜在的安全风险，从而指导电池设计和制造过程中的材料选择和工艺优化。
分析结构不同环境下的力学性能。
在力学仿真中，有限元法可以用于解决固体力学、流体力学、热力学和动力学问题。有限元法在力学仿真中的优势在于其能够处理复杂的几何形状和边界条件，并且可以提供非常精确的解，这使得它在各种工程应用中非常有用，例如在设计汽车、飞机、桥梁、建筑物、电子设备等。
分析溶液中的离子浓度分布情况。
离子浓度仿真通常涉及到求解对流-扩散方程，该方程描述了离子在流体中的运输过程，包括分子扩散和对流。通过有限元仿真，可以在实验之前预测离子浓度分布，优化设计，减少成本，提高安全性和有效性，广泛应用在设计离子交换膜、电化学电池、药物释放系统等。
分析结构的电场强度、电荷分布等。
在电场模拟中，有限元法可以用于计算电场的分布、电势、电场强度、电荷分布等问题。有限元法在电场模拟中的优势在于其能够处理复杂的几何形状和边界条件，并且可以提供非常精确的解。这使得它在各种工程应用中非常有用，例如在设计集成电路、电磁兼容性分析、生物医学成像等领域。
分析结构的磁场强度、磁场分布等。
磁场描述了磁性物体或电流产生的力场，可以影响周围的磁性物体或电流。磁场模拟仿真是指利用计算机软件和数学模型来模拟和分析磁场的行为和特性，如磁场强度、磁场梯度、磁场分布等，这可以帮助理解磁场的机理，并为相关领域的研究和设计提供指导。
分析容量衰减的规律和趋势。
电池容量衰减仿真是指通过计算机模拟的方法来预测和分析电池在使用过程中容量衰减的规律和趋势。这种仿真有助于更好地理解电池性能退化的机理，从而为电池的设计、优化和维护提供指导。
分析结构在多场耦合下的性质。
多场耦合仿真是指在计算机上模拟多个物理场（如磁场、电场、压力应变场、浓度场等）之间的相互作用和相互影响的过程。多场耦合仿真可以提供复杂系统中多物理现象的详细信息，有助于更好地理解系统的整体行为，并为相关领域的研究和设计提供指导。
分析结构在长期载荷下的疲劳寿命。
疲劳分析是一种评估结构在重复载荷作用下的耐久性和可靠性的方法。有限元模拟在疲劳分析中扮演着重要角色，它可以帮助工程师预测和评估结构在长期循环载荷作用下的疲劳寿命。
模拟碰撞前后的结构变化程度。
结构碰撞有限元仿真是一种用于分析结构在碰撞或冲击载荷下的响应的数值方法。这种仿真通常涉及到固体力学、动力学、材料行为和接触条件的复杂相互作用。通过仿真，可以在实际碰撞测试之前预测结构的响应，评估不同材料和结构设计的性能。
电化学仿真是一种使用数值方法来模拟电化学反应和电化学系统行为的技术。它通常用于研究电池、电容器、电解质、电极过程等电化学现象。电化学仿真可以帮助我们理解电化学系统的基本原理，预测系统的行为，以及优化电化学设备和工艺。电化学仿真在新能源技术、环境保护、材料科学、生物医学等领域都有广泛的应用。例如，在电池设计中，电化学仿真可以用来优化电极结构、电解质组成和电池工作条件，以提高电池的能量密度、功率密度和循环寿命。
分析光学器件的性能。
通过有限元模拟，可以预测材料在不同波长下的光学性质，如折射率、吸收系数、散射系数等，从而优化光学材料的设计，提高光学器件的性能。
工业仿真有限元模拟是一种在工程和科学领域广泛使用的技术，它基于有限元方法（Finite Element Method, FEM），通过将复杂的实际问题转化为数学模型，再利用有限元分析软件进行求解，从而对各种物理现象进行模拟和分析，对于提升产品质量、缩短研发周期、降低成本具有重要意义。
热学仿真，也称为热力学仿真或热流仿真，其通过模拟和分析热能在系统中的传输、转换和分布等，通过热学仿真可以预测不同设计参数对热性能的影响，从而优化设计，提高设备或系统的效率，也可以识别和评估热相关问题，如过热、热应力集中等，从而在设计阶段就采取措施避免这些问题。
分析流体和固体间的相互作用。
流固耦合是指流体和固体之间的相互作用和相互影响。在许多工程和自然界现象中，流体动力学和结构动力学是紧密相连的。通过有限元模拟，可以评估不同流固耦合条件下的性能，从而优化结构设计，减少实验成本，提高系统的稳定性和效率。
模拟材料在冲压过程中的行为。
冲压成型是一种常见的金属加工工艺，它通过在压力机上使用模具对金属板材或条材施加压力，使其发生塑性变形，从而形成所需的形状和尺寸。通过模拟，可以在模具设计阶段预测材料在冲压过程中的行为，从而优化模具的几何形状、减少修正次数，提高模具的寿命和效率。
分析铸件的熔融及凝固过程。
传统的铸造过程中，可能需要多次试模来调整工艺参数，而通过有限元仿真，可以预测铸件在铸造过程中的温度分布、应力状态和液态金属流动情况，从而优化模具和铸件的设计，减少缺陷，提高铸件质量。
预测结构潜在的断裂点。
通过有限元模拟，可以评估结构在载荷作用下的应力分布和应力集中，预测潜在的断裂点，不仅有助于提高设计的准确性和生产安全性，还能降低成本，提高经济效益。
模拟焊接中的受力受热情况。
通过有限元模拟，可以预测焊接过程中的温度分布、应力状态、变形和残余应力等，从而优化焊接工艺参数，提高焊接质量。
分析固体在受热下行为变化。
热固耦合是指材料在受热或冷却过程中，由于温度变化引起的物理性质变化与力学性能之间的相互作用。通过有限元分析，可以预测和理解温度变化对结构的影响，从而设计出更加耐久和安全的结构。
评估轮毂在各种载荷下的安全性。
通过有限元模拟，可以评估轮毂在实际使用条件下的应力分布和应力集中，预测潜在的断裂点，确保轮毂在各种载荷下的安全性。有限元模拟在工业生产中的轮毂受力分析具有重要意义，尤其是在提高轮毂设计的可靠性和安全性、减少实际生产中的缺陷和成本方面。
分析电荷载流子的分布和流动。
电流密度是指单位体积内的电流流动强度。通过有限元模拟结构中电荷载流子的分布和流动情况，对于理解和预测电磁场与物质相互作用的行为具有重要意义。
分析声压的分布、传播、吸收等。
在声学中，声波是由介质中的压力波动引起的机械波，这些压力波动以波的形式传播。通过有限元模拟，可以分析声压在声介质中的分布、传播、吸收以及反射等。
分析材料内部的物质流动、扩散等行为。
结构中的粒子传输速度是指粒子在固体或流体介质中的移动速率。通过有限元模拟这种传输速度对于理解材料内部的物质流动、扩散、化学反应和热传导等过程至关重要。
