由于計算機水平和軟件能力的迅速提高，數值模擬技術取得很大的進展。人們已經開發(fā)出頭部、大腦和血管等模型來研究頭部損傷機理和損傷防護。

有限元法是研究人體組織損傷機理的重要方法，由于人體組織結構的復雜性，如何建立高生物仿真度的有限元模型是有限元計算中必須解決的首要問題；其次，如何解決數值模擬中的高度非線性、流固耦合問題，是有限元模擬的關鍵。

那有限元究竟是什么呢？

有限元分析(FEA，Finite Element Analysis)利用數學近似的方法對真實物理系統(tǒng)(幾何和載荷工況)進行模擬。還利用簡單而又相互作用的元素，即單元，就可以用有限數量的未知量去逼近無限未知量的真實系統(tǒng)。

有限元分析是用較簡單的問題代替復雜問題后再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個合適的(較簡單的)近似解，然后推導求解這個域總的滿足條件(如結構的平衡條件)，從而得到問題的解。

這個解不是準確解，而是近似解，因為實際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數實際問題難以得到準確解，而有限元不僅計算精度高，而且能適應各種復雜形狀，因而成為行之有效的分析手段。

有限元的概念早在幾個世紀前就已產生并得到了應用，例如用多邊形(有限個直線單元)逼近圓來求得圓的周長，但作為一種方法而被提出，則是最近的事。

有限元法最初被稱為矩陣近似方法，應用于航空器的結構強度計算，并由于其方便性、實用性和有效性而引起從事力學研究的科學家的濃厚興趣。

有限元求解問題的基本步驟通常為:

第一步:問題及求解域定義

第二步:求解域離散化

第三步:確定狀態(tài)變量及控制方法

第四步:單元推導

第五步:總裝求解

第六步:聯立方程組求解和結果解釋

簡言之，有限元分析可分成三個階段，前置處理、計算求解和后置處理。前置處理是建立有限元模型，完成單元網格劃分;后置處理則是采集處理分析結果，使用戶能簡便提取信息，了解計算結果。

好了，到了案例時間：(^o^)

案例】脊椎三維有限元模型及力學分析 以三維CT掃描數據為源數據，構建脊柱三維模型，對模型添加內固定裝置然后導入有限元分析軟件，賦予各椎體、椎間盤、終板、固定螺釘等材料的屬性，使用Spring單元模擬韌帶，分析其在直立，前屈，后伸，側彎，旋轉情況下各椎體及固定裝置的受力及位移分布情況。