Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) là một phương pháp tính toán dựa trên phân rã một hệ thống khối lượng lớn thành nhiều phần tử nhỏ hơn để dễ dàng tính toán. Giải pháp này được ứng dụng phổ biến trong ngành kết cấu và cơ khí để phân tích, dự báo và thiết kế các cấu trúc phức tạp.
Các tính chất cơ học của các chất liệu được sử dụng trong kết cấu có thể dự báo qua các phương pháp thử nghiệm hoặc qua các mô hình tính toán. Tuy nhiên, khi kết cấu được sản xuất với kích thước và hình dạng phức tạp, việc tính toán các thông số cơ học trở nên phức tạp và khó khăn.
Phương pháp phần tử hữu hạn có thể đưa ra các giải pháp cho vấn đề này bằng cách chia các thành phần của kết cấu thành các phần tử nhỏ hơn có kích thước đại diện cho khối lượng lớn hơn. Các thông số cơ học của từng phần tử được tính toán dựa trên tính hợp lý của các thông số cơ học của tất cả các phần tử. Sau đó, toàn bộ kết cấu được tổng hợp lại từ những phần tử này, cho thông tin về các thông số cơ học của toàn bộ kết cấu.
Để sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn, ta phải xác định độ chịu tải của kết cấu. Độ chịu tải là một thông số cho biết khả năng chịu tải của kết cấu trong điều kiện hoạt động thực tế. Thông thường, các phương pháp tính toán được sử dụng để dự báo độ chịu tải của kết cấu là các phương pháp thử nghiệm và phương pháp tính toán mô hình.
Sự phức tạp của các kết cấu hiện đại khiến việc sử dụng các phương pháp thử nghiệm để đo lường độ chịu tải trở nên khó khăn và tốn kém. Do đó, phương pháp tính toán mô hình được sử dụng để dự báo độ chịu tải của kết cấu. Phương pháp này dựa trên các hàm số, mô hình phần tử và phân tích tính toán vật lý của kết cấu.
Phương pháp phần tử hữu hạn và phương pháp tính toán mô hình đều cho kết quả số liệu hữu dụng để đánh giá mức độ chịu tải của kết cấu. Bằng cách sử dụng chúng, các kĩ sư có thể phân tích và tối ưu hóa các cấu trúc phức tạp, giảm bớt mất mát và giảm chi phí sản xuất đồng thời đảm bảo độ an toàn của công trình xây dựng.
Tuy nhiên, việc sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn và phương pháp tính toán mô hình đòi hỏi phải có kiến thức sâu rộng và kinh nghiệm về các chất liệu và cấu trúc. Các kỹ sư phải có khả năng đưa ra các giải pháp hợp lý để đưa ra các giải pháp tối ưu cho một công trình xây dựng nhất định.
Kết luận, phương pháp phần tử hữu hạn và phương pháp tính toán mô hình là những công cụ hữu ích giúp các kỹ sư đánh giá độ chịu tải của các cấu trúc phức tạp trong điều kiện hoạt động thực tế. Tuy nhiên, để sử dụng hiệu quả các công cụ này, các kỹ sư phải có một kiến thức sâu rộng về các chất liệu và kết cấu, cũng như có khả năng đưa ra các giải pháp hợp lý để đưa ra các giải pháp tối ưu cho một công trình xây dựng nhất định.
