片插值求解各种力学物理问题的种数值方法。有限元法把连续体离散成有限个单元杆系结构的单元是每个杆件连续体的单元是各种形状如三角形四边形六面体等的单元体。每个单元场才能求得微分方程的解。对于多数复杂的实际结构得不到解，而有限元法对于完成这些复杂结构的分析是种十分有效的方法。有限元法利用离散化将无限自由度的连续体力学问题变为有限单元节点参数的计算，虽然它的解是近似的，但适当的选择单元形状和大小，可是近似解达到满意的程度。各种物理问题的适用性有限元法不仅能处理线性弹性力学非均质材料各向异性材料非线性应力应变关系大变形动力学和屈曲问题等，还能解决热传导流体力学电磁场等问题以及不同物理现象的耦合问题，应用范围极为广泛。适合计算机实现的高效性有限元法引入边界条件的办法简单，边界条件不需要引进单个有限元的方程，而是求得整个集合体的代数方程后再引进，所以对内部和边界上的单元都采用相同的场变量函数，而且当边界条件改变时，场变量函数不需要改变，极大的简化了编制通用化程序。有限元法的发展与现状有限元法的基本思想早在世纪年代初就有人提出。到了年代，由于工程上的需要，有限元法才在结构分析矩阵方法的基础上迅速发展起来，并得到越来越广泛的应用。有限元法自从世纪年代开始应用至今，它的应用范围已从杆梁类结构扩展到弹性力学平面问题空间问题板壳问题有精静力平衡问题扩展到动力问题波动问题和稳定问题。分析的对象从弹性材料扩展到黏弹性塑性黏塑性及复合材料等从固体力学扩展到流体力学传热学及连续介质力学各领域。有限元法理论已经相当完善，应用越来越广泛。科技人员将有限元理论数值计算技术和计算机辅助设计技术等相结合，有了非常大的发展，开发出了批通用的有限元软件。目前，国际上较大型的面向工程的有限元通用软件已达几百种，其中最著名的有和等。有限元法在机械工程中的应用由于有限元法使用方便计算精度高，其起计算结果已成为机械零部件产品设计和性能分析的可靠依据，极大地缩短了产品设计周期，减少了研制经费，降低了产品成本。静力学分析。分析机械结构承受静载荷作用下的应力应变和变形情况。模态分析。元方程，因而有限元法可应用于以任何微分方程所描述的各类物理场中，而不再要求这类物理场和泛函的极值问题有所联系。基本思想由解给定的泊松方程化为求解泛函的极值问题。有限元法的原理首先，将表示结构的连续计算方法。有限元法在早期是以变分原理为基础发展起来的，所以它广泛地应用于以拉普拉斯方程和泊松方程所描述的各类物理场。自从年以来，些学者在流体力学中应用加权余数法中的迦辽金法或最小二乘法等同样获得了有的生命，而且将为人类提供崭新的设计，创造出地球上前所未有的新的装置。有限元法有限元法的定义有限元法是将连续体离散化为若干个有限大小的单元体的集合，以求解连续体力学问题的数值方法。它是种高效能常用的营养，加速了科学的发展，仿生学所取得的成就是多方面的。当代科学家们已普遍认识到生物学与数学物理化学及工程技术学相结合将会产生场新的技术革命。随着对宇宙的开发认识，又将使人类不但认识宇宙中新形式的反映。仿生设计学作为人类社会生产活动与自然界的锲合点，使人类社会与自然达到了高度的统，正逐渐成为设计发展过程中新的亮点。生命科学的发展又以仿生学为渠道向各种自然科学和技术科学输送宝贵的资料和丰富的原理和创造发明的源泉。用化学物理数学工艺学等对生物系统开展深入的研究，对推动生命科学的发展起了极大的促进作用。在种意义上，仿生设计学可以说是仿生学的延续和发展，是仿生学研究成果在人类生存方式中新的工艺自动化装置等技术系统对生物体结构和形态的研究，有可能使未来的建筑产品改变模样。使人们从城市这个人造物理环境中重新回归自然。仿生设计的未来仿生学自觉地把生物界作为各种技术思想设计在房顶结构上都还能或多或少地看出王莲叶片结构的轮廓。目前，仿生设计学在对生物体几何尺寸及其外形的模仿同时，还通过研究生物系统的结构功能等各种优异特征，把它运用到技术系统中，改善已有的工程设备，创造出近代，生物学电子学动力学等学科的发展亦促进了仿生设计学的发展。自从年欧洲人发现王莲以来，莲叶的结构与功能便直成为建筑学家研究的课题，并试图将其用于建筑设计。我们时常见到的大跨度宏伟楼房建筑工程，仿，并通过创造性的劳动，制造出简单的工具，增强了自己与自然界斗争的本领和能力。人类最初使用的工具木棒和石斧，无疑是使用的天然木棒和天然石块鲁班从野草的叶子和蝗虫的齿得到了启发，发明了锋利的锯子。目前，国际上较大型的面向工程的有限元通用软件已达几百种，其中最著名的有和等。这些软件功能强大，使用方便，结果可靠，解决了涉及机械土木冶金气象宇航等行业的工程问题，其计算结果已经成为各类工业产品设计和性能分析的重要依据。小麦茎秆的结构是自然界中存在的比较典型的轻量化结构，在分析小麦茎秆优良的力学性能和其微观结构关系的基础上，提取决定小麦茎秆优良力学性能的特征结构，将小麦茎秆微观结构上的优势应用到实际的柱状结构设计中。小麦茎秆强度高弹性好能稳定，而且密度小，这是常规结构难以达到的。结构决定力学性能，要想认识小麦茎秆这些优良的力学性能，就很有必要对其微观结构进行分析。从小麦茎秆壁内可以分辨出多种不同形态结构的细胞，但是从力学角度来考虑，这些细胞可以分为两大类第类是基本组织细胞，他们在显微镜下呈圆形薄壁结构，起着传递载荷的作用第二类是以维管束为主体的厚壁细胞，这类细胞被基本组织细胞包围着，起着承载的作用，小麦茎杆可简化为分内外壁的薄壁圆筒结构，其截面均布空心管模拟维管束。节用实心圆柱模拟，建立小麦茎秆的三节结构模型。小麦茎秆结构实例中得出的数值表明，结构分析和优化能获得更好的承载效率。利用工具软件的强大功能对在外部集中力载荷作用下，小麦茎秆结构最大应力进行了研究得出小麦茎秆结构在不同类型荷载下的稳定性以及冲量对稳定性的影响。仿生设计仿生设计概念仿生设计作为种研究方法，在各个领域都为科学家们所重视和利用，如早期飞机的结构就是对鸟类和昆虫的模仿，红外线探测器的研究是受到了响尾蛇的启发，声纳的出现则是受到海豚的启示。植物结构仿生是以工程力学原理为基础，研究植物体不同结构层次微观细观宏观的形态和功能以获得灵感，进而对材料结构系统进行仿生模拟，提高工程结构效率。仿生是高科技的代名词，它是指运用尖端的科学技术，来模仿生物的各种官能感觉和思维判功能，更加有效地为人数服务。植物仿生设计是在仿生学的基础上发展起来的，它以仿生学为基础，通过研究自然界植物系统的优异功能形态结构色彩等特征，并有选择性的在设计过程中应用这些原理和特征进行设计。植物结构仿生是以工程力学原理为基础，它涉及生物学材料科学结构设计控制科学空气动力学和系统工程等工程科学，属于跨学科研究领域。性能优异的植物结构为工业设计及其相关领域的创新提供了极其丰富的范例，仿生工程受到了学术界和工程界越来越多的重视。仿生设计意义仿生设计学，亦可称之为设计仿生学，它是在仿生学和设计学的基础上发展起来的门新兴边缘学科，仿生设计学与旧有的仿生学成果应用不同，它是以自然界万事万物为研究对象，有选择地在设计过程中应用这些特征原理进行的设计，同时结合仿生学的研究成果，为设计提供新的思想新的