El cálculo de estructuras por el Método de Elementos Finitos (MEF) es una herramienta computacional, que permite analizar y dimensionar correctamente las estructuras, optimizando el diseño y la cantidad de materiales a utilizar. Asimismo, es el único método que permite evaluar comportamientos estáticos, dinámicos y vibraciones de estructuras complejas.
El MEF convierte un problema definido en términos de ecuaciones diferenciales en un problema en forma matricial, que proporciona el resultado correcto para un número de finito de puntos e interpola posteriormente la solución al resto del dominio, resultando finalmente sólo una solución aproximada. El conjunto de puntos, donde la solución es exacta se denomina conjunto de nodos. Dicho conjunto de nodos forma una red, denominada malla formada por retículos. Cada uno de los retículos contenidos en dicha malla es un «elemento finito». El conjunto de nodos se obtiene dividiendo o discretizando la estructura en elementos de forma variada (pueden ser superficies, volúmenes y barras).
Los tipos de análisis mas comunes son:
- Análisis estructural consiste en modelos lineales y no lineales. Los modelos lineales usan parámetros simples y asumen, que el material no es deformado plásticamente. Los modelos no lineales consisten en tensionar el material más allá de sus capacidades elásticas. La tensión en el material varía con deformación.
- Análisis vibracional es usado para probar el material contra vibraciones aleatorias, choques e impactos. Cada uno de estos incidentes, puede actuar en la frecuencia natural del material y puede causar resonancia y el consecuente fallo.
- Análisis de fatiga ayuda a los diseñadores a predecir la vida del material o de la estructura, enseñando el efecto de los ciclos de carga sobre el especimen. Este análisis puede mostrar las áreas, donde es más posible que se presente una grieta. El fallo por fatiga puede también enseñar la tolerancia al fallo del material.
- Análisis de transferencia de calor permite calcular los efectos térmicos en el comportamiento mecánico de las estructuras.