確保結構在載荷下具有足夠的強度（抵抗破壞）和剛度（抵抗變形）是機械設計的基本要求。設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。基于材料力學和彈性力學理論，對梁、板、殼等典型結構進行初步計算，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）網格劃分（關注關鍵區域的網格密度與質量）；4）施加載荷與約束（邊界條件的真實性至關重要）；5）求解計算；6）后處理與結果評估，包括應力云圖、變形云圖、安全系數分布等。分析不僅用于校核，更用于優化。通過拓撲優化、形貌優化等技術，在滿足性能前提下去除冗余材料，實現輕量化。設計師需深刻理解仿真結果與工程實際的差異，避免“垃圾進，垃圾出”，并將分析結果反饋至圖紙，明確關鍵尺寸公差與工藝要求。