應用三維有限元分析礦體開挖與充填問題一直是有限元應用領域的一個難題。其主要困難在于，單元節點數目多，且剛度矩陣帶寬大，因而需要較多的計算機空間和時間，空間結構難以用圖形方式表示出來，三維網格自動劃分比較困難，特別是對于礦體形狀復雜、地質剖面具有多分界面的復雜系統就更難，三維有限元分析數據準備工作量巨大，難以用人工的辦法來完成。因此，開發和研制適合于礦體開挖與充填三維有限元計算前處理自動化系統，讓計算機自動完成有限元計算前處理全過程，是一項實用而有意義的課題。有限元計算前處理的主要作用是用盡可能少的輸入數據給計算機，通過前處理程序將它們解釋成主程序能夠接受的信息，生成完整的有限元分析所必須的數據。
有限元分析所必須的數據可分為以下幾類：
      (1)控制數據：主要控制程序計算流程，實現各種計算功能。例如，是實行靜力還是動力分析，是線性還是非線性分析，采用哪種計算方法，時間載荷步如何劃分等等。
      (2)節點數據：輸入節點坐標類型，各節點坐標值，以及結點約束的信息。
      (3)單元組數據：輸入單元組類型、該單元組單元總數、數值積分點選取、材料選取、材料模式、力學模式(線性或非線性)、各單元的節點編號(拓撲數據)。
      (4)材料數據：輸入各單元組材料模式所需各種材料參數。
      (5)邊界條件數據：包括力邊界條件和位移邊界條件。
      (6)載荷數據；輸入各種載荷情況，如集中力、分布力、重力等，它們均可設為時間的函數。上述6種數據為有限元分析所需的最基本的數據。過去，人們在用有限元解決實際問題時，需要準備大量的數據，花去相當多的時間，有時占總工作量的50%。前處理第一個任務就是如何減少各種數據輸入量，僅給出一些控制參數，其它所需參數由程序自動生成。特別是數據，它們是輸入數據量最大的部分，也是最容易出錯的部分。前處理的另一個功能是節點編號優化。采用自動生成的節點編號不一定是程序運算最優節點編號。為了使矩陣帶寬優化，提高運算效率，增添此部分功能是很有必要的。
      為解決上述問題，研制了一個適合于礦體開挖與充填施工過程的三維有限元計算前處理自動化系統AUTOFEM(3D)。該系統實現了三維有限元前處理各步驟和有限元分析等內容的自動化，通過控制平臺，菜單提示，用戶可以按方向鍵或號碼選項，進行任意步驟的操作，既避免了使用者出錯的機會，又大大提高了有限元計算的效率。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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