对于机械而言，CAE的主要用途是对机械进行分析。这种分析总体上包括：机构动力学分析，结构强度分析，热分析，流体动力学分析，电磁分析，多物理场分析等。

本篇文章先说明结构的静力学分析。静力学分析通常包括：强度分析，刚度分析和稳定性分析几块，而其中以强度分析和刚度分析最重要。本篇将从通过三个例子来说明CAE在机械结构的强度和刚度分析中的应用。

首先考察一个桁架问题。一个跨度为8米的桁架两端简支，在上面的三个节点受到3个1KN的集中力如图。现在要对该计算该桁架的最大位移。

使用有限元分析软件ANSYS进行分析，位移云图如下

从该位移云图可以看到，最大的位移是0.02mm左右，发生在桁架下沿，距离支座处最近的两个节点处。该问题可以用材料力学的方式进行计算，也可以用结构力学来求解。从求解速度来说，使用ANSYS的速度会快很多，结果也相当精确。

再考察一个角支座的强度问题。如图所示的角支座，厚度为12.5mm,左边小孔固定，右边小孔的轴上有一个向下1KN的外力作用，试计算该角支座的应力分布。

使用有限元分析软件ANSYS进行分析，应力云图如下

从该图中可以看到，应力最大的地方集中在固定孔的周围，其米塞斯应力是49Mpa.值得指出的是，这种问题是不存在理论解的，既不能使用弹性力学的方法，也不能使用板壳力学的方法得到其精确解。对于这种问题的强度分析，只能依靠数值解法。而ANSYS正是使用有限元法来进行计算的。

最后再考察一个扳手的强度问题.一内六角螺栓扳手如图，横截面为一外接圆半径10mm的正六边形，拧紧力为600N，计算扳紧时的应力分布。

使用有限元分析软件ANSYS进行分析，应力云图如下

从上图可以看出，该扳手在拧紧时，在拐弯处应力最大，是272Mpa，这个值显然已经比较大。如果拐角处不做特殊处理，该扳手可能会失效。同样，该扳手没有理论解，也只能借助数值解法得到近似解。

总之，工程中存在的绝大多数结构在力学上都是没有解析解的，对于这类问题，只能用数值法来计算。在数值法中，有限元法是发展最成熟，用得最多的一种方法。要使用数值方法进行计算，必须依靠软件。在机械领域，ANSYS,NASTRAN,MARC,ABAQUS是用得相对较多的有限元软件。对于一个机械工程师而言，要确保自己设计的结构在强度和刚度方面是合格的，除了做实验以外，几乎只能依靠有限元软件来计算。否则，我们设计的结构就是值得怀疑的。