確保結(jié)構(gòu)在載荷下具有足夠的強度（抵抗破壞）和剛度（抵抗變形）是機械設(shè)計的基本要求。設(shè)計始于載荷工況分析，明確靜力、疲勞、沖擊等載荷類型及大小。基于材料力學(xué)和彈性力學(xué)理論，對梁、板、殼等典型結(jié)構(gòu)進行初步計算，確定截面尺寸。

有限元分析（FEA）已成為不可或缺的驗證與優(yōu)化工具。其流程包括：1）幾何清理與簡化；2）定義材料屬性；3）網(wǎng)格劃分（關(guān)注關(guān)鍵區(qū)域的網(wǎng)格密度與質(zhì)量）；4）施加載荷與約束（邊界條件的真實性至關(guān)重要）；5）求解計算；6）后處理與結(jié)果評估，包括應(yīng)力云圖、變形云圖、安全系數(shù)分布等。分析不僅用于校核，更用于優(yōu)化。通過拓撲優(yōu)化、形貌優(yōu)化等技術(shù)，在滿足性能前提下去除冗余材料，實現(xiàn)輕量化。設(shè)計師需深刻理解仿真結(jié)果與工程實際的差異，避免“垃圾進，垃圾出”，并將分析結(jié)果反饋至圖紙，明確關(guān)鍵尺寸公差與工藝要求。