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针对有限元法模拟动力学问题受单元尺寸限制的问题，本文采用自然单元法来消除单元尺寸的限制。在二维自然单元法的理论基础上，把自然单元法的理论推广到三维空间，采用Voronoi结构的边元素构造三维自然单元的插值函数，并利用该函数推导动力学问题的离散格式，对于离散格式中时间域求解采用本中心差分和Newmark常平均加速度法相结合的第一种积分格式进行，空间域采用高斯积分。采用大型数值软件ANSYS模拟悬臂梁动力响应的计算结果作为基准，通过分片试验和悬臂梁等算例分别验证本文推导插值函数和动力学问题的离散格式的正确性。