有限元方法是解决当今各种大型工程分析问题的有效方法,在诸多领域中都得到了极为广泛的应用。由于结构化的程序设计方法给软件的修改与维护带来了很大的不便,很多学者开始采用面向对象的思想来设计有限元软件。如今,有限元理论和计算机技术在飞速发展,新算法的不断出现,使得修改和扩展任何有限元软件都显得格外重要。同时不断发展的有限元理论对有限元软件的扩充性也提出了更高的要求。本文根据有限元分析的特点,比较全面系统地将面向对象设计思想、面向构件设计方法和设计模式应用到有限元软件框架设计的各个环节,完整地探索和展示了有限元软件框架分析、设计和实现的全过程,所涉及的主要研究工作和结论如下：①运用面向对象的分析方法对有限元计算过程进行分析,确定了有限元分析计算过程中的类及其属性和职责,以及各个类之间的相互关系和接口定义。②运用面向构件的设计方法,对类进行构件化,并利用”关注分离”的思想分解功能,对框架进行分层,使框架保持体系结构的稳定性。同时构件化思想提高了框架的集成性,丰富了框架的功能。③运用多种设计模式,在不修改框架源码的情况下向软件框架注册新单元、新材料和新求解器,使框架更加透明化,实现了真正意义上的对象封装。本论文实现的有限元软件框架能够完成面向线性静力问题的有限元分析计算,并且可以在类库的基础上,通过派生新的单元类和材料类来实现更复杂的有限元计算任务。