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纵观当今国际上CAE软件的发展情况 ，可以看出有限元分析方法的一些发展趋势：
1 、与CAD软件的无缝集成
当今有限元分析软件的一个发展趋势是与通用CAD软件的集成使用 ，即在用CAD软件完成部件和零件的造型设计后，能直接将模型传送到CAE软件中进行有限元网格划分并进行分析计算，如果分析的结果不满足设计要求则重新进行设计和分析 ，直到满意为止 ，从而极大地提高了设计水平和效率 。为了满足工程师快捷地解 决复杂工程问题的要求，许多商业化有限元分析软件都开发了和著名的CAD软件（例如Pro/ENGINEER 、Unigraphics、 SolidEdge 、SolidWorks 、IDEAS、Bentley和AutoCAD等）的接口。有些CAE软件为了实现和CAD软件的无缝集成而采 用了CAD的建模技术 ，如ADINA软件由于采用了基于Parasolid内核的实体建模技术 ，能和以Parasolid为核心的CAD软件（如 Unigraphics、SolidEdge 、SolidWorks）实现真正无缝的双向数据交换 。
2 、更为强大的网格处理能力
有限元法求解问题的基本过程主要包括：分析对象的离散化、有限元求解 、计算结果的后处理三部分 。由于结构离散后的网格质量直接影响到求解时间及求解结果的 正确性与否，各软件开发商都加大了其在网格处理方面的投入 ，使网格生成的质量和效率都有了很大的提高 ，但在有些方面却一直没有得到改进，如对三维实 体模型进行自动六面体网格划分和根据求解结果对模型进行自适应网格划分 ，除了个别商业软件做得较好外 ，大多数分析软件仍然没有此功能。自动六面体网格划分 是指对三维实体模型程序能自动的划分出六面体网格单元，大多数软件都能采用映射 、拖拉、扫略等功能生成六面体单元 ，但这些功能都只能对简单规则模型适 用 ，对于复杂的三维模型则只能采用自动四面体网格划分技术生成四面体单元。对于四面体单元，如果不使用中间节点，在很多问题中将会产生不正确的结果 ，如果 使用中间节点将会引起求解时间 、收敛速度等方面的一系列问题 ，因此人们迫切的希望自动六面体网格功能的出现 。自适应性网格划分是指在现有网格基础上，根据 有限元计算结果估计计算误差 、重新划分网格和再计算的一个循环过程 。对于许多工程实际问题 ，在整个求解过程中 ，模型的某些区域将会产生很大的应变，引起单 元畸变 ，从而导致求解不能进行下去或求解结果不正确 ，因此必须进行网格自动重划分。自适应网格往往是许多工程问题如裂纹扩展、薄板成形等大应变分析的必要 条件 。
3 、由求解线性问题发展到求解非线性问题
随着科学技术的发展，线性理论已经远远不能满足设计的要求 ，许多工程问题如材料的破坏与失效 、裂纹扩展等仅靠线性理论根本不能解决 ，必须进行非线性分析求 解，例如薄板成形就要求同时考虑结构的大位移、大应变（几何非线性）和塑性（材料非线性）；而对塑料 、橡胶 、陶瓷、混凝土及岩土等材料进行分析或需考虑材 料的塑性、蠕变效应时则必须考虑材料非线性 。众所周知 ，非线性问题的求解是很复杂的 ，它不仅涉及到很多专门的数学问题，还必须掌握一定的理论知识和求解技 巧，学习起来也较为困难。为此国外一些公司花费了大量的人力和物力开发非线性求解分析软件 ，如ADINA 、ABAQUS等 。它们的共同特点是具有高效的非 线性求解器 、丰富而实用的非线性材料库 ，ADINA还同时具有隐式和显式两种时间积分方法 。
4、由单一结构场求解发展到耦合场问题的求解
有限元分析方法最早应用于航空航天领域，主要用来求解线性结构问题 ，实践证明这是一种非常有效的数值分析方法。而且从理论上也已经证明 ，只要用于离散求解 对象的单元足够小，所得的解就可足够逼近于精确值 。用于求解结构线性问题的有限元方法和软件已经比较成熟 ，发展方向是结构非线性 、流体动力学和耦合场 问题的求解 。例如由于摩擦接触而产生的热问题 ，金属成形时由于塑性功而产生的热问题,需要结构场和温度场的有限元分析结果交叉迭代求解，即"热力耦合"的 问题。当流体在弯管中流动时 ，流体压力会使弯管产生变形 ，而管的变形又反过来影响到流体的流动……这就需要对结构场和流场的有限元分析结果交叉迭代求解， 即所谓"流固耦合"的问题 。由于有限元的应用越来越深入 ，人们关注的问题越来越复杂 ，耦合场的求解必定成为CAE软件的发展方向 。
5 、程序面向用户的开放性
随着商业化的提高，各软件开发商为了扩大自己的市场份额，满足用户的需求 ，在软件的功能、易用性等方面花费了大量的投资 ，但由于用户的要求千差万别，不管 他们怎样努力也不可能满足所有用户的要求 ，因此必须给用户一个开放的环境 ，允许用户根据自己的实际情况对软件进行扩充，包括用户自定义单元特性 、用户自定 义材料本构（结构本构 、热本构、流体本构） 、用户自定义流场边界条件 、用户自定义结构断裂判据和裂纹扩展规律等等。
关注有限元的理论发展 ，采用最先进的算法技术 ，扩充软件的性能，提高软件性能以满足用户不断增长的需求 ，是CAE软件开发商的主攻目标 ，也是其产品持续占有市场，求得生存和发展的根本之道。
随着计算机技术的迅速发展 ，在工程领域中 ，有限元分析（FEA）越来越多地用于仿真模拟，来求解真实的工程问题 。这些年来，越来越多的工程师、应用数学家和物理学家已经证明这种采用求解偏微分方程（PDE）的方法可以求解许多物理现象 ，这些偏微分方程可以用来描述流动 、电磁场以及结构力学等等 。有限元方法用来将这些众所周知的数学方程转化为近似的数字式图象。
早期的有限元主要关注于某个专业领域 ，比如应力或疲劳，但是 ，一般来说 ，物理现象都不是单独存在的 。例如，只要运动就会产生热 ，而热反过来又影响一些材料属性 ，如电导率 、化学反应速率、流体的粘性等等 。这种物理系统的耦合就是我们所说的多物理场，分析起来比我们单独去分析一个物理场要复杂得多。很明显 ，我们现在需要一个多物理场分析工具 。
在上个世纪90年代以前 ，由于计算机资源的缺乏，多物理场模拟仅仅停留在理论阶段 ，有限元建模也局限于对单个物理场的模拟 ，最常见的也就是对力学、传热 、流体以及电磁场的模拟 。看起来有限元仿真的命运好像也就是对单个物理场的模拟。
现在这种情况已经开始改变 。经过数十年的努力，计算科学的发展为我们提供了更灵巧简洁而又快速的算法，更强劲的硬件配置 ，使得对多物理场的有限元模拟成为可能 。新兴的有限元方法为多物理场分析提供了一个新的机遇 ，满足了工程师对真实物理系统的求解需要。有限元的未来在于多物理场求解 。
千言万语道不尽，下面只能通过几个例子来展示多物理场的有限元分析在未来的一些潜在应用 。
压电扩音器（Piezoacoustic transducer）可以将电流转换为声学压力场 ，或者反过来 ，将声场转换为电流场。这种装置一般用在空气或者液体中的声源装置上，比如相控阵麦克风 ，超声生物成像仪 ，声纳传感器，声学生物治疗仪等 ，也可用在一些机械装置比如喷墨机和压电马达等。
压电扩音器涉及到三个不同的物理场：结构场 ，电场以及流体中的声场 。只有具有多物理场分析能力的软件才能求解这个模型 。
压电材料选用PZT5-H晶体，这种材料在压电传感器中用得比较广泛。在空气和晶体的交界面处 ，将声场边界条件设置为压力等于结构场的法向加速度 ，这样可以将压力传到空气中去 。另外，晶体域中又会因为空气压力对其的影响而产生变形 。仿真研究了在施加一个幅值200V，震荡频率为300 KHz的电流后 ，晶体产生的声波传播。这个模型的描述及其完美的结果表明在任何复杂的模型下 ，我们都可以用一系列的数学模型进行表达，进而求解 。
多物理场建模的另外一个优势就是在学校里 ，学生们直观地获取了以前无法见到的一些现象 ，而简单易懂的表达方式也获得了学生们的好感 。这只是Krishan Kumar Bhatia博士在纽约Glassboro的Rowan 大学给高年级的毕业生讲授传热方程课程时介绍建模及分析工具所感受到的，他的学生的课题是如何冷却一个摩托车的发动机箱。Bhatia博士教他们如何利用“设计－制造－检测 ”的理念来判断问题 、找出问题、解决问题 。如果没有计算机仿真的应用 ，这种方法在课堂上推广是不可想象的 ，因为所需费用实在是太大了 。
很多优秀的高科技工程公司已经看到多物理场建模可以帮助他们保持竞争力。多物理场建模工具可以让工程师进行更多的虚拟分析而不是每次都需要进行实物测试 。这样，他们就可以快速而经济地优化产品 。在印度尼西亚的Medrad Innovations Group中 ，由John Kalafut博士带领着一个研究小组 ，采用多物理场分析工具来研究细长的注射器中血细胞的注射过程，这是一种非牛顿流体 ，而且具有很高的剪切速率。
计算机能力的提升使得有限元分析由单场分析到多场分析变成现实 ，未来的几年内，多物理场分析工具将会给学术界和工程界带来震惊。单调的“设计－校验”的设计方法将会慢慢被淘汰，虚拟造型技术将让你的思想走得更远 ，通过模拟仿真将会点燃创新的火花 。
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