该文的第一部分对带旋转自由度三维实体单元及其在土建结构分析中的应用进行了研究.首先从基于Atluni原理的带罚关系的约束变分泛函出发,从二维单元模型推广得出了一种新的构造带旋转自由度三维实体单元的方法,然后在合理地选取平均位移场的非协调插值形函数的基础上,建立了一种对旋转位移场进行完全独立插值的位移型带旋转自由度三维实体单元.这种单元可以与框架单元及其它带旋转自由度的单元直接相连而不需对这些单元可以使分析模型更趋合理、减小方程组求解的条件数,从而达到提高计算精度的目的.因此,在工程应用中的意义重大.该文的第二部分对非线性有限元程序NOLM83做了一些改进.NOLM83程序是由北京大学殷有泉、张宏、蔡永恩等人研制的二维弹塑性弹力静力分析程序,主要应用于岩土工程问题的应力-变形分析以及地震和地质科学中的某些数值模型分析.程序原有的数据结构有基于二维平面模型的,这限制了其在工程计算中的应用.该文在NOLM83程序的基本框架和算法的基础上对它的数据结构和输入输出格式进行了调整和改造,将其扩充成为以自由格式数据文件输入的可以进行二维、三维弹塑静力分析的有限元程序.修改后的NOLM83程序允许每个节点最多有六个自由度,因此能够直接增加新的、进行三维有限元分析所需的各种单元.在此基础上,该文建立了包括线性与多种非线性材料模型的8~12节点三维等参元.其非线性材料模型包括线性与非线性等向强化von Mises弹塑性材料模型、线性与非线性等向强化Drucker-Prager弹塑性材料模型以及线性与非线性等向强化弹塑层状材料模型等.在程序结构上各材料模型是相互独立的模块.因此程序易于维护和进一步扩充材料模型库.