Physique humaine et biomécanique PDF - Propriétés mécaniques des tissus

PHYSIQUE HUMAINE ET BIOMÉCANIQUE: Propriétés mécaniques des tissus Dr Youness AZEMMOUR Enseignant Chercheur: Maitre de Conférence CONTRAINTES MÉCANIQUES SUR LES TISSUS  Contrainte  Contrainte= force ramenée à la surface sur laquelle...

PHYSIQUE HUMAINE ET BIOMÉCANIQUE: Propriétés mécaniques des tissus Dr Youness AZEMMOUR Enseignant Chercheur: Maitre de Conférence CONTRAINTES MÉCANIQUES SUR LES TISSUS  Contrainte  Contrainte= force ramenée à la surface sur laquelle elle s’exerce.  Formule : = F/S (Unité : N/m2)  Lorsqu’il n’y a pas de déplacement, il y a modification de la forme sous l’effet de la force agissante. (Van Der Bogert, 1994)  La relation contrainte et déformation  A : limite de proportionnalité,  B: limite d’élasticité,  C: point de rupture.  Matériau isotrope: Réponse à une même sollicitation est identique quelle que soit la direction de la sollicitation. (Dufour, Pillu) Modèle d’élasticité de Young  Formes de contraintes  Contraintes simples : Traction, Compression, Cisaillement, Torsion et fluage. Différents types de contraintes.  Formes de contraintes (suite) Le fluage :  Déformation engendrée par la seule action du temps.  Peau, cartilage… Mécanisme du fluage  Formes de contraintes (suite)  Contraintes composés : compression d’un coté et traction de l’autre.  Flexion : soumet une poutre à des forces coplanaires et provoquent une déformation « flèche ».  Poutre composite  Association de 2 matériaux différents, unis solidairement et qui partagent les contraintes, en fonction de leur module d’élasticité et leur moment d’inertie. (Rabischong et Avril)  Rôles:  Augmenter la section globale de l’appui.  Dissocier les modules de Young des structures qui associent leurs efforts.  Déplacer la fibre neutre hors de l’os.  Diminuer la valeur totale des contraintes.  Annuler les effets dangereux de certaines contraintes.  Poutre composite (suite)  Co contraction: Poutre composite entre os et muscle.  Effet étau entre le muscle agoniste et son antagoniste,  Favorise la cicatrisation osseuse et correspondant aux chaînes parallèles.  Exemple de poutre composite: vertèbre lombaire.  Fatigue des matériaux  Diminution de la résistance sous l’effet de charges répétées, dont l’amplitude est inférieure de la valeur de la rupture, mais induisant des dommages microscopiques au sein de ce même matériau.  Induit une rupture en fatigue :  Fracture de fatigue.  Rupture du tendon d’achille. Biomécanique de l’os et du cartilage  Propriétés mécaniques de l’os  Rigidité  Flexibilité et l'élasticité: (schémas)  Légèreté : Economie d’énergie os spongieux et canal médullaire.  Solidité mécanique :  Os longs: Structure tubulaire  Epiphyses des os longs, les os courts et plats: architecture interne (travées et os spongieux).  Les travées de l’os :  Structure trabéculaire: Travée d’os cortical dans l’axe des lignes de force.  Rôle: Transmission des contraintes  Entre les travées: zone de faiblesse (prédilection des fractures).  La pose d’une ostéosynthèse, après fracture, modifie les travées période de fragilité après l’ablation du matériel (Meyrueis, 2004)  Le fluage du cartilage  Pour une charge constante, la déformation du cartilage varie au cours du temps= fluage.  A-B : Début, le cartilage subit une déformation rapide.  B-C: Cartilage subit une déformation lente.  C : Déformation se stabilise.  Dégénérescence du cartilage  Facteurs de la dégénérescence du cartilage :  Amplitudes des contraintes imposées  Nombre total de pics de contrainte à supporter  Changement moléculaire de la structure  Changement des propriétés mécaniques intrinsèques Biomécanique du muscle  Composantes passives et actives du muscle Composante passive : Enveloppes= Epimysium , Périmysium, Endomysium + Tétine Composante active : Ponts actine-myosine.  Tension totale : Tension active+ tension passive  Dans la course interne, le muscle développe uniquement la TA,  Dans la course externe, il développe aussi bien la TP et la TA.  La TA diminue en course externe tandis que la TP augmente.  Modèle de Hill modifié par Shorten (1987) Etirements passifs et contraction musculaire  Composante Contractile  Composante Élastique Parallèle  Composante Élastique Série  Relation Force-vitesse  Vitesse du mouvement est inversement proportionnelle à la charge durant le travail concentrique.  Vitesse du mouvement est proportionnelle à la charge pour le travail excentrique. (pourquoi?)  Force excentrique est supérieure à la force max isométrique,  Force max isométrique est supérieure à la force concentrique.  Phénomène d’hystérisis  Différence de comportement pendant les phases d’installation de l’étirement et du relâchement.  Comportement mécanique élastique des tendons et des ligaments  Phase Ondulée: fibres de collagène ondulées.  Phase élastique: déformations réversibles.  Phase plastique:  Déformations irréversibles.  Rupture progressive fibres de collagène rompues. Relation contrainte- déformation : Modèle de YOUNG  Comportement mécanique visqueux Modèle de MAXWELL :  Amortisseur visqueux.  Ressort mis en série.  Comportement mécanique visqueux des ligaments et des tendons Stress-relaxation :  Quand la déformation est maintenue constante,  Tissu développe une résistance à cette déformation qui va s’atténuer quand la déformation deviendra constante.  Comportement mécanique visqueux des tendons et des ligaments Phénomène d’hystérisis :  Répétition de cycles étirement- détente, les courbes se décalent vers la droite et les boucles d’hystérésis diminuent.  Au bout d’un certain temps, les relations vont se stabiliser.  C’est ce qui explique en partie l’utilité des échauffements.  Propriétés biomécanique de la peaux et des fascias  Élastique et extensible  Résistance à la traction  Fluante  Cicatrisation;  NB: Meilleure cicatrisation dans le sens des lignes de tensions Merci de votre aimable attention