1. Plusieurs notions et caractéristiques… :

• Équilibre
• Forces
• Contraintes et déformations
• Caractéristiques du matériau
• Energies
• Architecture
• Résistance à l'écoulement
• Mouvements de particules

2.Os et avancé en âge:

Avec l’âge :

• Masse volumique (en kg/m3 )
• Résistance
• Fragilité
• Rigidité
• Ténacité

3.Définition et terminologie:

Contrainte (stress) : ? = force/surface de section (1Pa = 1N/m²)

• Résistance : contrainte max supportée par un matériau avant rupture

Déformation (strain) : ? = ?L/L0 = (L- L0 )/L (%) changement relatif de longueur avec L0 = longueur d'origine de repos

• Ductilité : propriété d'un matériau qui peut se déformer de manière plastique

Module d'élasticité (Module de Young) : E = ??/?? = N/m²/% (Pa)

• Rigidité : pente de la phase linéaire

Vitesse ou taux de déformation (strain rate) : d?/dt (s-1 )

• Viscoélasticité : sensibilité à la vitesse d’application de ? ? relation ?/? modifiée (frottements internes)
• Autres propriétés viscoélastiques : fluage, relaxation de force, hystérésis

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4.Force et moment:

• Force (N) = action d'un corps sur un autre (quantité vectorielle) qui tend à le mettre en mouvement (accélérer) ou à le déformer
• Moment de force (Nm) :

Quantité vectorielle définissant l’effet rotatoire d’une force (défini /t point)

Dépend du bras de levier de cette force /t axe de rotation de l'articulation

5.Sollicitétion mécanique:

• Sollicitations = Forces extérieures exercées sur la surface externe d’un corps

Sollicitations :

• Traction (1)
• Compression (2)
• Flexion (3)
• Cisaillement (4)
• Torsion (5)
• Combinées (6)

6.Comportement élastique:

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7.Principales propriétés mécaniques:

• Résistant (Strong) : à supporter une contrainte maximale élevée avant de se rompre, métaux, os cortical. S'oppose à faible (weak). craie.
• Rigide (Stiff) : qui s’observe dans la partie élastique (déformations réversibles sous l'action d'une contrainte). La rigidité est la pente de la relation . Pour une contrainte donnée, un matériau est d'autant plus rigide que sa déformation élastique est faible. bois, pierre, os. S'oppose à compliant, polymères, tendon, ligament.
• Fragile (Brittle) : ne présentant que des déformations élastiques (réversibles) avant rupture (pas de phase plastique). verre, céramique, os. S'oppose à ductile.
• Ductile (Ductile) : à se déformer de manière plastique (déformations irréversibles) avant rupture. (NB : il aura subi des déformations réversibles jusqu’à sa limite d’élasticité, avant la phase plastique). alliages métalliques, tendon.
• Tenace (Tough) : à résister à la propagation rapide de fissures. La ténacité représente la capacité du matériau à supporter la présence de défauts et s’estime à partir de l’énergie de déformation à rupture.

8.Propriétés viscoélastiques:

Les tissus biologiques sont des tissus viscoélastiques

La réponse du matériau (en contrainte) dépend de :

• l'amplitude de la déformation
• la vitesse d'application de la déformation
• la durée d'application
• "l'histoire" de la déformation (répétitions)

Un matériau viscoélastique possède des propriétés de :

• Sensibilité à la vitesse d'application de la déformation
• Hystérésis (comportement non hookéen)
• Relaxation
• Fluage (creep)

9.Sensibilité à la vitesse de déformation :

• Avec la vitesse, variation de la rigidité et du point de rupture
• Exemple de l’os compact : d /dt rigidité, rupt , rupt

10.Hystérésis:

• Les courbes de charge et décharge (ex. cycles étirement – détente) obtenues à partir d'un test de force allongement ne parcourent pas le même chemin
• L'aire entre les deux courbes, ou hystérésis, représente l'énergie perdue (dissipée) due aux frictions internes au matériau

Conclusions:

• Diverses procédures expérimentales pour explorer la caractérisation du comportement d'un tissu biologique

Diverses notions associées : forces, moments, raideur, déformations, contraintes, module d’élasticité énergies, relaxations, hystérésis, etc….

• Primordial d'intégrer les différences entre propriétés structurales et propriétés intrinsèques du matériau

+ les méthodes utilisées pour les explorer

• In vivo, la mise en œuvre de ces techniques est une problématique et requiert l'utilisation de techniques complémentaires (force, volume, longueur, etc…)