在有限元分析中,多自由度系统由于是非静定结构,其刚度矩阵奇异,因此不能使用静力学分析方法进行求解.[1]在一些大型机械设备的有限元计算中,常常会遇到诸如拉杆等的多自由度系统,使用传统的静力学计算方法是不奏效的,而使用动力学方法得到收敛的结果,则需要巨大的计算量.大型的工程机械所包含的拉杆、多轮平衡梁行走机构等,都是多自由度系统.但这些机构有一个共同的特点,就是它们都是为了机构的动作需要或减小应力而使用的铰支.在这些铰本身的位置并不会产生过大的变形,而是用于机构的动作需要或释放弯矩以达到减小应力的作用.针对这一特点,我们可以在传统的有限元模型中加入一些带有转角刚度或较柔软的弹簧单元以达到消除自由度的目的.