Biomécanique (cours 1) Flashcards
Quelles sont les régions de la courbe de déformation? (2)
Région élastique
Région plastique
Que représente la pente de la courbe de déformation?
Rigidité
Quelles sont les caractéristiques de la zone élastique? (4)
Le tissu ne subit pas de déformation permanente.
La courbe revient à zéro lorsque la contrainte revient à zéro.
La contrainte varie proportionnellement à la déformation.
Toute l’énergie emmagasinée dans le corps peut être réstituée.
Quelles sont les caractéristiques de la zone plastique? (4)
Le tissu subit une déformation permanente.
La courbe ne revient pas à zéro quand la contrainte est à zéro.
L’énergie utilisée pour déformer le corps et plus grande que l’énergie restituée.
Il en résulte des glissements dans la structure du tissu.
Définition : contrainte
Force à laquelle est soumis un matériau par unité d’aire (ex. d’unité Kpa).
Définition : ductile
Tissu qui cède après avoir subit une déformation plastique supérieure à 1% (incluant 1 %).
Définition : fragile
Tissu qui cède dans le domaine élastique
La rupture est soudaine et la déformation plastique est inférieure à 1%.
Définition : visqueux
Comportement d’un tissu dont la déformation est fonction de la durée et de la vitesse d’application de la charge
Définition : isotrope
Matériau homogène dont la réponse donnée à une même sollicitation est identique, quelle que soit la direction de la sollicitation
Définition : fluage
Augmentation de la déformation en fonction du temps
lorsque le tissu est sollicité par une contrainte soudaine, la contrainte étant par la suite maintenue constante
Définition : déformation
Courbe de contrainte versus déformation pour laquelle il
y a une différence entre la mise en charge et la écharge
Tissu dont les caractéristiques changent en fonction de
l’historique des sollicitations qu’il a subit
Quels sont les types de chargement des tissus? (5)
Compression Cisaillement Tension Flexion Torsion
Quel est l’intérêt clinique de connaitre les types de contrainte?
Expliquer le type de fracture ou de lésion
Quand se produit la sollicitation des os en compression?
À chaque pas
Quelle est la réponse de l’os aux chargements en tension? (2)
Décohésion des lignes de soudures et un arrachement des ostéons
Fracture en tension plus commune dans l’os spongieux
Exemple : fracture du calcanéum près de l’attache du tendon d’Achille après une trop grande contraction du triceps crural
Quelle est la réponse de l’os aux chargements en compression?
Fentes obliques dans les ostéons
Exemple : fracture en compression des vertèbres, fracture de la tête fémorale
Classez ces 3 types de chargement de chargements selon la capacité des tissus à leur résister (résiste le plus à résiste le moins)
Compression - Cisaillement - Tension
Compression -> Tension -> Cisaillement
Dans quel contexte les fractures sont plus probables de se produire?
Combinaison de contraintes
De quoi dépend l’amplitude de la déformation que provoque une contrainte?
Rigidité du tissu
Quelle est la relation entre la contrainte et la déformation dans les os et les dents?
Proportionnalité directe entre la contrainte et la déformation dans le domaine élastique
Quel est le comportement des tissus collagéneux (conjonctifs)?
Comportement élastique non-linéaire
Rigidité dépend de la contrainte appliquée
Comment peut-on expliquer la non-linéarité de la déformation dans les tissus collagéneux?
Déformations de la microstructure (mettent en jeu des forces de frottement interne importantes)
Quelles sont les conséquences des déformations de la microstructure? (3)
Déformation élastique (réversible)
Énergie de la déformation pas toujours restituée
Écart entre charge et décharge
De quoi dépend la rigidité des tissus humains visco-élastiques? (2)
Vitesse de mise en charge
Durée du maintien de la contrainte
Comment peut-on décrire la déformation des tissus dans le domaine élastique?
Déformation instantanée suivie d’une déformation différée (retardée dans le temps par rapport à l’application de la contrainte)
Quels éléments de la déformation élastique des tissus conjonctifs ont un comportement visqueux?
Déploiement, alignement élastique des chaines et des cellules composant les tissus
Qu’est-ce qui caractérise un écoulement visqueux?
Proportionnalité entre la force et la vitesse (taux) de déformation
Définition : relaxation de la contrainte
Diminution de la contrainte en fonction du temps lorsque le tissu est sollicité par une déformation soudaine, la déformation étant par la suite maintenue constante
Quelle est l’application clinique de la relaxation des contraintes?
Plâtre: structures subissent une déformation constante, relaxation des contraintes dans les ligaments
Quel est l’effet de la vitesse de déformation sur la force requise pour déformer un tissu?
Élongation lente requiert moins de force et applique moins de contrainte
Dans le tissu osseux, la ________ augmente avec ______________.
Rigidité
Vitesse de déformation
Quelles sont les caractéristiques d’une fracture à basse vitesse? (3)
Peu d’énergie Fracture simple (fissure) Peu de dommage aux tissus mous
Quelles sont les caractéristiques d’une fracture à haute vitesse? (2)
Beaucoup d’énergie
Fractures plus complexes
Comment peut-on modifier le mode de sollicitation mécanique?
Chargement cyclique
Quel est l’avantage du chargement cyclique?
Provoquer des contraintes nominales toujours inférieures à la limite d’élasticité du tissu
Quel est le risque du chargement cyclique?
Rupture du tissu
Comment s’explique la rupture lors du chargement cyclique?
Accumulation, à chaque répétition de la charge, d’un endommagement local du tissu
Quelle est la conséquence ultime de la fatigue
Fracture de stress/fatigue (commune chez les joggeurs)
Pourquoi les fractures de stress se produisent lors des activités énergétiques continues?
Les muscles se fatiguent et leur habileté à se contracter diminuent causant une contrainte plus grande sur les tissus.
Quelles sont les étapes de mécanisme de fatigue générale? (6)
- Défaut dans le tissu
- Concentration de contrainte (localement)
- Accumulation des microfissures
- Augmentation de la concentration de contrainte, augmentation de la fissure
- Diminution de la section utile du tissu
- Rupture (souvent imprévisible) => fracture de stress/de fatigue
Après combien de répétitions obtient-on l’état stationnaire dans le chargement cyclique?
10 à 20 cycles
De quoi dépend la réponse des tissus sous contrainte?
Orientation des fibres (plus ou moins isotrope)
Propriétés de chaque type de fibre
Proportion de chaque type de fibre
Qu’est-ce qui peut modifier les propriétés des tissus humains? (2)
Âge et température
Quelles sont les propriétés mécaniques de fibres de collagène? (2)
Résistance et rigidité
Quelles sont les propriétés mécaniques des fibres élastiques?
Extensibilité
Quelles sont les propriétés mécaniques de la substance fondamentale?
Masse et friction
Comment est la déformation des fibres de collagène?
Déformation élastique 0-7%
Déformation plastique 7-10%
(50% os cortical, très résistant)
Comment est la déformation des fibres élastiques?
Déformation élastique de 200%
10% os cortical, peu résistant
Quel est l’aspect des fibres en l’absence de contraintes de tension?
Aspect ondulé
Qu’est-ce qui explique l’aspect non rectiligne de la courbe contrainte déformation?
La fibre se déploie (tend) lors de l’établissement d’une contrainte de tension.
Quelle est la structure la plus rigide entre le tendon et le ligament?
Tendon
Qu’est-ce qui justifie la rigidité supérieure du tendon?
Rôle de transmission de la force du muscle à l’os
Comment peut-on décrire la rigidité de l’os?
Un des tissus biologiques qui a la plus grande rigidité
Comment peut-on décrire la ténacité de l’os?
Grande capacité de stockage d’énergie
Comment peut-on décrire l’isotropie de l’os?
Tissu cortical anisotrope
Tissu trabéculaire (poreux) isotrope
Qu’est-ce qui détermine le comportement mécanique de la matrice solide du cartilage?
Quantité et déploiement du collagène dans la matrice
Comment est le comportement mécanique du cartilage?
Comportement classique non linéaire de la courbe contrainte versus déformation
Qu’est-ce qui influence les propriétés mécaniques du cartilage?
Vitesse de chargement
Qu’est-ce qui arrive lors d’un chargement rapide (sauter) dans le cartilage?
Fluide non diffus
Le comportement élastique est instantané.
Qu’est-ce qui arrive lors d’un chargement lent ou constant (rester debout) dans le cartilage?
Fluide diffus
Comportement viscoélastique
