Comportement vieillissement et peau

National audienceIl apparaît souvent saugrenu aux mécaniciens que l'un des leurs s'intéresse au tégument humain. Pourtant, la connaissance du comportement et des réponses de ce tissu aux sollicitations extérieures est essentielle dans beaucoup de domaines et pas seulement celui des dermatologues qui à eux seuls constituent déjà un champ large d'intérêt pour développer, par exemple, des tissus de substitution aux propriétés voisines de celles du tissu cutané. Parmi ces domaines, je citerai quelques exemples où la mécanique flirte avec la biomécanique

Analyse d’un cylindre à paroi mince sous pression : un support simple de montée en compétences

International audienceDans le cadre de la Licence SPI (Sciences Pour l’Ingénieur) de l’UFC (université de Franche-Comté) à Besançon, les étudiants sont amenés à étudier la mécanique de solides déformables dans plusieurs unités d’enseignement. Les étudiants en deuxième année de Licence SPI suivent des cours de dimensionnement des structures et une introduction au calcul des structures par éléments finis. Les étudiants en troisième année de Licence SPI parcours Mécanique suivent des cours de mécanique des milieux continus et d’élasticité linéaire. Afin de proposer une offre de formation cohérente, l’équipe enseignante en mécanique a mis en oeuvre une démarche par compétences. L’objectif de ce papier est de présenter l’application de la démarche par compétences dans le cadre de travaux pratiques de 2e et 3e année de Licence SPI en mécanique des solides déformables. Ce papier met l’accent sur les apports pédagogiques pour l’étudiant des travaux pratiques présentés. Le dispositif expérimental utilisé est un cylindre à paroi mince sous pression interne, ouvert ou fermé à ses extrémités. Il permet aux étudiants d’aborder de façon simple les états de contrainte uniaxial et biaxial. La présentation vise à montrer comment les travaux pratiques, proposant mise en évidence expérimentale, calculs et simulations, permettent, au cours de ces deux ans de formation, d’atteindre le niveau de compétences attendu en début de Master à dominante Mécanique

INTEREST OF FINITE ELEMENT ANALYSIS TO DETERMINE STRESS FIELDS AT THE SUMMIT OF A VY FLAP ABOUT ONE CLINICAL CASE

International audienceAfter performing a V-Y advancement flap, we observed an unusually shaped necrosis, resembling a keyhole at the apex of the flap. As high closing tensions are an accepted cause of skin necrosis, we developed a mathematical model based on the finite element analysis in order to determine the stress field by simulating the mechanical behavior of human skin during suture and to explain this particular shape of necrosis. For the modeling, a planar nonlinear two-dimensional finite element model was used. The numerical simulation was carried out with Ansys® v12 software. Results are expressed in numerical and graphic form. The shape of the vertical iso-stress line for a stress equal to 18.8 kPa was similar to the necrosis observed in our clinical case. Similarities between the shape of necrosis and the calculated stress field at the apex of the V-Y advancement flap indicate the major role of skin tension in this necrosis. Finite element analysis is an original approach for describing the particular shape of a necrosis. Although many factors can be implicated in skin necrosis, the modeling confirms the role of tension in the necrosis of this particular case

Influence of the V-Y advancement flap geometry on the wound closure maximal force

International audienceIn clinical practice, the V-Y advancement flap is a widely used technique to cover human skin defect, which consists in incising; advancing and suturing a triangular flap adjacent to the base of a rectangular defect (see Figure 1a). A previous geometrical study of the V-Y flap technique allowed us to find a good compromise between the flap size and the defect width [1]. However, the geometrical approach does not consider the mechanical properties of the human skin by assuming rigid-body behaviour of the skin. The aim of the present paper deals with a numerical analysis as a complement to the geometrical one to highlight the major role of the skin elasticity in the V-Y advancement flap. A compromise between the size of the flap and the level of the closure force value has been found when varying the angle at the flap apex, noted . The sensitivity to the mechanical parameters makes the closure force dependent on the size to be covered. At the end, the successive actions of the surgeon are analyzed

Plan d'expériences numérique pour l'analyse des conditions de contact en microformage

Les effets d'échelle en microformage peuvent être observés aussi bien sur l'écrouissage du matériau que dans les conditions de frottement à l'interface outil/matière. Ici nous proposons un plan d'expériences numérique basé sur des essais de compression de cylindre afin de mettre en évidence l'influence des propriétés géométriques de surface sur l'effort de compression. Les surfaces de l'outil et du cylindre ont été modélisées par un profil sinusoïdal. Ainsi, les cinq paramètres d'entrée pour le plan d'expériences numérique sont l'amplitude et la période du profil sinusoïdal pour l'outil et le cylindre ainsi que le déphasage entre les deux profils en contact. L'évolution de l'effort de compression est utilisée comme paramètre de sortie du plan d'expériences numérique. L'analyse des résultats du plan permet de mettre en évidence la sensibilité des paramètres tribologiques des surfaces vis-à-vis de l'effort de compression. Sur la base de ce plan d'expériences numérique, une modélisation plus réaliste des conditions de contact et frottement en microformage tenant compte des critères de rugosité peut être envisagée

Découpage de tôles minces en alliages cuivreux avec ou sans recristallisation dynamique

Le découpage mécanique des métaux de faible épaisseur est un procédé très utilisé dans les industries liées à l'électronique et à la micromécanique. Afin de prendre en compte les effets de la vitesse et de la température pour la simulation du procédé, un modèle de comportement thermo-élasto-viscoplastique a été développé pour le cuivre par Thibaud et al. (2006). Nous avons développer ce modèle pour prendre en compte l'évolution de la microstructure par recristallisation dynamique pendant le découpage de la tôle. Une validation qualitative du modèle de recristallisation est présentée

Analyse de sensibilité d'un modèle d'usure de poinçon lors du découpage d'alliages cuivreux

Les travaux présentés portent sur l'usure des poinçons lors du découpage d'alliages cuivreux. Une étude expérimentale a été conduite afin de caractériser le coefficient d'usure de trois nuances ainsi que leur comportement en traction. En parallèle, un modèle de prédiction d'usure basé sur la loi d'Archard a été développé sous Matlab®. A partir de post-traitements issus de simulations par éléments finis du découpage sous Abaqus®, l'usure du poinçon est alors évaluée par le modèle développé. La sensibilité de cet outil a été testée en faisant varier les principaux paramètres du procédé

Dispositif ultra-léger de caractérisation mécanique de la peau humaine in vivo en extensiométrie uniaxiale (S13)

L'étude des propriétés mécaniques de la peau humaine in vivo est une étape utile dans l'optimisation des interventions chirurgicales. Pour évaluer les caractéristiques de ce tissu biologique complexe, un dispositif a été développé au sein de l'institut FEMTO-ST, il est composé d'un extensiomètre ultra-léger piloté par une application, elle-même comportant un éditeur de consigne ainsi qu'une interface de commande. Afin de valider ce dispositif, des tests ont été réalisés pour obtenir la réponse de celui-ci à différents types de sollicitations en extension uniaxiale, ainsi qu'une comparaison avec la réponse obtenue d'une machine de traction standard. Cette comparaison a montré une forte similarité entre les deux appareils de mesure. Grâce à sa taille, son poids et sa portabilité, le dispositif présenté a mis en évidence le comportement hyperélastique et visqueux du tissu cutané lors de tests réalisés in vivo en différentes localisations corporelles.   The analysis of the mechanical properties of human skin in vivo is an essential parameter for the optimization of surgical operations in terms of cutaneous tissues. This paper presents an experimental device that was developed at FEMTO-ST institute for evaluating the skin response to different loadings. The ultra-light extensometer developed was tested in a uniaxial extension on a phantom material. The results obtained were successfully compared with those of a conventional tensile test device. The user-friendly interface allows the definition of diverse load and discharge sequences. The results of the tests on human subjects are consistent with the hyperelastic and viscous behavior of the cutaneous tissue in vivo. Thanks to its size, weight and stand-alone capabilities, the device is suited for local measurements in most of human body zones. This study provides an experimental tool for investigating human skin behavior in vivo. Further researches are being directed towards identifying the strain fields of human skin by means of a biaxial extensometer and an imaging module