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Processus de fissuration du tissu osseux cortical : stratégie expérimentale et numérique pour une modélisation probabiliste

Authors
  • Kurtz, Théophile
Publication Date
Mar 19, 2024
Source
HAL-Descartes
Keywords
Language
French
License
Unknown
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Abstract

L’étude de la rupture du tissu osseux est un élément clé pour la prévention, le traitement et la compréhension des fractures. Les modèles actuels ne fournissent que des informations qualitatives sur les traumatismes du tissu, là où il apparaît comme essentiel de prédire et quantifier le risque de fracture. Ce besoin s’inscrit tout particulièrement dans le domaine de la traumatologie, mais également dans la pose d’implants prothétiques, où l’ancrage et le maintient sous chargement peuvent provoquer des fissures osseuses. Le modèle à développer se doit de tenir compte des propriétés du matériau en plus de l’hétérogénéité inhérente à sa microstructure.Des modèles prédictifs des caractéristiques de la fissure existent déjà pour plusieurs matériaux hétérogènes quasi-fragiles. L’objectif de ce travail est d’adapter ce type de modèle dit probabiliste en évaluant la faisabilité de cette stratégie de modélisation à l’os cortical humain. Dans un premier temps, une base de données est établie à partir d’essais mécaniques de propagation de fissure couplée à l’analyse de la microstructure de chaque spécimen. Les propriétés mécaniques nécessaires aux lois constitutives du modèle sont déterminées par analyse inverse. L’ensemble de ces données alimentent le modèle de propagation de la fissure probabiliste, au sens où les propriétés mécaniques sont distribuées aléatoirement sur le maillage en fonction de l’hétérogénéité du matériau. La réponse structurelle est acquise par la méthode Monte-Carlo. La comparaison entre les essais expérimentaux et le modèle numérique montre des résultats prometteurs pour l’utilisation d’un tel modèle sur l’os cortical.

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