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选题背景和意义：
随着计算机技术的进步以及力学分析方法发展的要求，有限元技术在力学分析中起到了越来越举足轻重的作用。
有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。利用简单而又相互作用的元素（即单元），就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。
目前，市面上也出现了许多成熟的有限元分析软件，如ABAQUA ，ANSYS ，MSC等，但是他们却也存在许多相应的问题。有限元仿真处理软件一个显著的问题就在于难于建立合适的模型进行后处理的分析，需要借助相应的CAD (Computer Aided Design)来实现模型建立。由于软件算法开源等问题，二者目前还不能很好的相结合，需要人工手动进行处理和优化。
针对以下两方面问题
- 主流的有限元仿真工程软件在运算时的算法不透明，且无法针对特定模型进行优化处理，具有很大的局限性。
- 目前常用的有限元软件作为商业计算软件，适用于处理一些比较普遍共性的问题。面对复杂特殊的个性化问题，其计算时可能会比较困难，随着工业制造要求的提高和科技水平的发展，个性化的问题会越来越多，针对特殊问题的个性化有限元计算程序开发也越来越被迫切需要。
为此，我们需要开发针对特定力学模型的有限元前处理软件，之后采用针对优化的求解算法，在有限元方程求解上做到运算速度运算精度在特定问题上优于市面上主流的有限元仿真处理软件。
- 课题关键问题及难点：
本课题的关键问题在于有限元模型的建立以及有限元模型相关参数的生成和导出，以及导出节点号单元号节点坐标后生成单元刚度矩阵，总体刚度矩阵，节点荷载列阵的算法。
难点在于实体模型建模和网格划分的交互式和图形式输入，图形数据的输出，以及和后续程序的接口。
目前主流有限元软件都是非开源的软件，其算法属于核心专利。也存在一些开源的有限元软件，其源代码可供参考。本课题进行普适的三维实体单元有限元前处理技术，需要处理大量数据，对有限元方法的程序实现具有较高的要求。
同时，要求实现代码具有普适性简洁性和鲁棒性，具有易维护，易理解的特点。
- 文献综述（或调研报告）：
随着有限元技术的发展，FEA在工程设计和分析中将得到越来越广泛的重视。国际上早20世纪在50年代末、60年代初就投入大量的人力和物力开发具有强大功能的有限元分析程序。其中最为著名的是由美国国家宇航局（NASA）在1965年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司开发的NASTRAN有限元分析系统。该系统发展至今已有几十个版本，是目前世界上规模最大、功能最强的有限元分析系统。从那时到现在，世界各地的研究机构和大学也发展了一批规模较小但使用灵活、价格较低的专用或通用有限元分析软件，主要有德国的ASKA、英国的PAFEC、法国的SYSTUS、美国的ABQUS、ADINA、ANSYS、BERSAFE、BOSOR、COSMOS、ELAS、MARC和STARDYNE等公司的产品。
面对特定的力学问题，开发规模较小但使用灵活的有限元软件是十分迫切且必要的。要解决这个问题，就要首先解决三维实体有限单元的前处理问题。
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