Porosity-dependent mechanical properties of sintered titanium: RVE-based finite element modeling and Gibson–Ashby analysis
Notice bibliographique
Résumé
Porous sintered titanium structures are widely used in biomedical and lightweight engineering applications due to their tunable mechanical performance and favorable biocompatibility. In this study, the porosity-dependent mechanical behavior of sintered titanium is investigated using a three-dimensional representative volume element (RVE) combined with finite element modeling. The RVE is constructed from an ordered arrangement of spherical titanium particles under periodicity, and sintering-induced neck growth is represented geometrically by controlled interparticle overlap achieved through systematic reduction of the RVE size. Uniaxial displacement-controlled loading is applied to extract the homogenized stress–strain response over a range of porosity levels. The simulations demonstrate a strong sensitivity of the effective elastic modulus, yield strength, and energy absorption capacity to relative density and neck evolution. The effective mechanical properties are evaluated through homogenization and analyzed within the framework of Gibson–Ashby scaling. The normalized stiffness, strength, and absorbed energy exhibit clear power-law relationships with relative density, with scaling exponents consistent with values reported for sintered and cellular metallic materials. The results highlight the critical role of microstructural architecture and particle connectivity in governing stiffness degradation, strength reduction, and energy absorption during densification. Overall, the proposed RVE-based numerical framework provides a physically consistent and computationally efficient tool for predicting the effective mechanical response of sintered titanium as a function of porosity, offering valuable insights for the design and optimization of porous titanium components in biomedical and structural applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».