Abstract As the development of new grades of Ceramic Matrix Composites (CMC) for civil aviation grows, different manufacturing processes have been perfected and several of them can be used successively in order to obtain different types of micro-structures and a variable material quality. Consequently a versatile model should be developed in order to compare these materials and create a tool to help engineers to predict the mechanical behavior at the fiber scale. Here the Generalized Finite Element Method (GFEM) is proposed. It consists in enriching the classical Finite Element (FE) approached displacement by numerical functions to deliver an accurate description of the fiber-scale structure while limiting the number of degrees of freedom compared to a classical finite element description. A pattern-based description of the microscale is depicted using an industrial code for an engineering purpose. Four main difficulties are highlighted (i) the choice of the enrichment functions regarding the literature (ii) their stiffness matrix computation in a commercial code (iii) the construction of the pattern-based structure and (iv) the post-processing. Two GFEM strategies are presented and demonstrate the feasibility of an enriched kinematics within a classical finite element modeler. The selection of such modeler is conditioned by the possibility of weakly intrusive automation of the various stages of construction of the enriched patterns with the help of an external scripting language.

中文翻译：

---

在商业代码中实现弱侵入性广义有限元方法的可行性：陶瓷基复合材料微结构的应用

摘要 随着民用航空用新型陶瓷基复合材料（CMC）的发展，不同的制造工艺不断完善，其中几种工艺可以相继使用，以获得不同类型的微观结构和可变的材料质量。因此，应该开发一个通用模型来比较这些材料并创建一个工具来帮助工程师预测纤维尺度的机械行为。这里提出了广义有限元方法（GFEM）。它包括通过数值函数丰富经典的有限元 (FE) 接近位移，以提供对纤维尺度结构的准确描述，同时与经典有限元描述相比，限制了自由度的数量。出于工程目的，使用工业代码来描述基于模式的微尺度描述。强调了四个主要困难（i）关于文献的富集函数的选择（ii）它们在商业代码中的刚度矩阵计算（iii）基于模式的结构的构建和（iv）后处理。提出了两种 GFEM 策略，并证明了在经典有限元建模器中丰富运动学的可行性。此类建模器的选择取决于在外部脚本语言的帮助下，丰富模式构建的各个阶段的弱侵入式自动化的可能性。强调了四个主要困难（i）关于文献的富集函数的选择（ii）它们在商业代码中的刚度矩阵计算（iii）基于模式的结构的构建和（iv）后处理。提出了两种 GFEM 策略，并证明了在经典有限元建模器中丰富运动学的可行性。此类建模器的选择取决于在外部脚本语言的帮助下，丰富模式构建的各个阶段的弱侵入式自动化的可能性。强调了四个主要困难（i）关于文献的富集函数的选择（ii）它们在商业代码中的刚度矩阵计算（iii）基于模式的结构的构建和（iv）后处理。提出了两种 GFEM 策略，并证明了在经典有限元建模器中丰富运动学的可行性。此类建模器的选择取决于在外部脚本语言的帮助下，丰富模式构建的各个阶段的弱侵入式自动化的可能性。提出了两种 GFEM 策略，并证明了在经典有限元建模器中丰富运动学的可行性。此类建模器的选择取决于在外部脚本语言的帮助下，丰富模式构建的各个阶段的弱侵入式自动化的可能性。提出了两种 GFEM 策略，并证明了在经典有限元建模器中丰富运动学的可行性。此类建模器的选择取决于在外部脚本语言的帮助下，丰富模式构建的各个阶段的弱侵入式自动化的可能性。