Sự thành công của một phân tích kết cấu phụ thuộc rất lớn vào các phần tử được chọn và việc mô hình hóa như thế nào đối với kết cấu thực.
Các mục tiêu phân tích xác định việc lựa chọn các phần tử và mức độ của việc mô hình hóa. Ví dụ, nếu phân tích được thực hiện cho mục đích thiết kế, thì kết cấu cần được chia thành các nút và phần tử thích hợp để thu được các chuyển vị, các thành phần lực và ứng suất cần thiết cho thiết kế. Sẽ hiệu quả hơn khi chọn các phần tử mà các thành phần nội lực và ứng suất có thể được sử dụng trực tiếp cho thiết kế mà không cần một sự chuyển đổi nào khác. Một mô hình lưới thô có thể đủ để thu được các chuyển vị hoặc thực hiện các phân tích trị riêng. Ngược lại, một mô hình với lưới mịn thì thích hợp hơn cho việc tính toán các nội lực phần tử.
Trong trường hợp phân tích trị riêng mà mục đích chính là quan sát ứng xử tổng thể của kết cấu, một mô hình đơn giản là thích hợp hơn để tránh sự cố ở các nút cục bộ. Khi đó, lý tưởng hóa kêt cấu với các phần tử dầm có độ cứng tương đương làm việc tốt hơn so với một mô hình chi tiết, đặc biệt trong giai đoạn thiết kế sơ bộ.
Các xem xét quan trọng cho việc tạo lập một mô hình phân tích được tóm tắt dưới đây. Một số các hệ số sẽ được xem xét để xác định vị trí các nút trong một mô hình kết cấu bao gồm hình dạng hình học của kết cấu, vật liệu và các hình dạng mặt cắt cũng như các điều kiện tải trọng. Các nút được đặt tại các vị trí sau đây:
Các điểm mà tải trọng tác dụng
Các điểm hoặc biên mà độ cứng (mặt cắt hoặc chiều dầy) thay đổi
Các điểm hoặc biên mà sự tập trung ứng suất xuất hiện chẳng hạn như vùng lân cận của một phần hở.
Tại các biên của kết cấu
Các điểm hoặc biên mà các thông số kết cấu thay đổi
Khi các phần tử thẳng (phần tử dàn, phần tử dầm,..) được sử dụng, các kết quả phân tích không bị ảnh hưởng bởi kích thước của các phần tử. Ở đó, các phân tích sử dụng các phần tử phẳng (các phần tử ứng suất phẳng, biến dạng phẳng, các phần tử đối xứng trục và phần tử tấm) hoặc các phần tử khối bị ảnh hưởng rất nhiều vào kích thước, hình dạng và sự bố trí của các phần tử. Các phần tử phẳng hoặc khối nên được xem xét đầy đủ tại các vùng mà ứng suất được cho là thay đổi lớn hoặc những nơi các kết quả chi tiết được yêu cầu. Trường hợp như vậy nên chia các phần tử theo các đường đẳng ứng suất hoặc theo sự phân bố ứng suất.
Các phát sinh lưới tốt nói chung được đòi hỏi tại các vị trí sau:
Những vùng có sự không liên tục về hình học hoặc lân cận của vùng hở
Những vùng mà các tải trọng tác dụng thay đổi nhiều, ví dụ các vùng gần điểm nút có tải trọng tập trung lớn tác dụng
Những vùng mà thông số độ cứng hoặc thông số vật liệu thay đổi
Những vùng có biên phức tạp
Những vùng có sự tập trung ứng suất xảy ra
Những vùng mà các kết quả chi tiết về các lực hoặc ứng suất được yêu cầu Các hệ số để xem xét cho việc xác định kích thước và hình dạng của các phần tử như sau:
Các hình dạng và kích thước của phần tử nên là đều nhất nếu có thể.
Các thông số logarit nên được sử dụng ở những nơi mà sự thay đổi kích thước phần tử là cần thiết
Sự thay đổi kích thước giữa các phần tử lân cận nên được giữ ở mức nhỏ hơn ½
Các phần tử phẳng 4 điểm nút hoặc các phần tử khối 8 điểm nút được sử dụng cho các tính toán ứng suất. Một tỉ số hình học gần với đơn vị (1:1) là lời giải tốt nhất, và ít nhất 1:4 là giá trị cần đảm bảo. Với mục đích chuyển đổi độ cứng hoặc tính toán các chuyển vị, các tỉ lệ hình học bé hơn 1:10 là một khuyến nghị.
Các góc gần 900 đối với các phần tử tứ giác và gần 600 đối với các phần tử tam giác biểu thị là các phần tử lý tưởng.
Ngay cả khi không tránh được những phát sinh, các góc phải tránh phạm vi 450 đến 1350 đối với các phần tử tứ giác và 300 đến 1500 đối với các phần tử tam giác.
Trong trường hợp một phần tử tứ giác, điểm nút thứ tư nên ở cùng mặt phẳng được thiết lập bởi ba nút. Đó là, ba điểm nút luôn tạo nên một mặt phẳng và việc giữ điểm nút thứ tư ở bên ngoài mặt phẳng sẽ tạo ra một mặt cong. Tốt nhất độ méo mó nên giữ nhỏ hơn 1/100 so với chiều dài lớn hơn.
Trong các phần mềm phân tích phần tử hữu hạn, thư viện phần tử hữu hạn nói chung thường bao gồm những loại phần tử sau:
Phần tử dàn, phần tử chỉ chịu kéo, phần tử chỉ chịu nén
Phần tử dầm, phần tử dầm mặt cắt thay đổi Phần tử ứng suất phẳng Phần tử biến dạng phẳng Phần tử đối xứng trục Phần tử tấm Phần tử khối
Các phần tử ứng suất phẳng, biến dạng phẳng và tấm uốn thường có dạng tam giác 3 điểm nút hoặc tứ giác 4 điểm nút. Các phần tử khối có thể là tứ diện, hình nêm và lục diện. Những phần tử thanh, tấm và khối thường được xây dựng trên cơ sở làm thuận tiện cho việc phối hợp và đảm bảo tính tương thích cơ học với nhau. Dưới đây phân tích chi tiết hơn phạm vi và ứng dụng của từng loại phần tử như là các gợi ý hoặc chỉ dẫn cơ bản trong việc lựa chọn các phần tử hữu hạn trong mô hình hóa kết cấu.