Développement et mise en oeuvre de méthodes optiques pour la mesure de relief et de champ de déformations en vue de la modélisation d'organes biologiques

This study concentrates on the characterisation of biological materials by means of optical methods of measurement. Two research fields were considered: meshes in finite elements and the measurement of plane strains. Meshes in finite elements can be obtained from the relief of the organs studied. We then developed a technique projecting sinusoidal gratings of vertical lines which were analysed using phase-shifting techniques to get a better accuracy. A special calibration procedure of the experimental set-up was developed for this purpose. An extension of the tracking method allowed measuring plane strains on skin. In order to study all the mechanical behaviours of this biological material we carried out simple tensile tests, relaxation tests, tensile tests with constant acceleration and biaxial tensile tests. The viscoplasticity of skin and the orthotropy of its structure were thus demonstrated.Cette étude porte sur l'application des techniques de mesure optiques pour la caractérisation mécanique des organes biologiques. Deux voies ont été explorées : la réalisation de maillages en éléments finis et la mesure de déformations planes. Les maillages en éléments finis peuvent être réalisés à partir du relief des organes. Nous avons alors développé une technique de projection de réseaux de traits. Afin d'améliorer l'exactitude, l'analyse des réseaux s'effectue par des techniques de décalages de phases. Une procédure de calibrage du montage a été spécialement développée. La mesure des déformations sur de la peau a été effectuée par une extension de la technique de suivi de marqueurs. Afin de voir l'ensemble des phénomènes mécaniques qui régissent ce tissu, nous avons réalisé des essais de traction simple, de relaxation, de traction à accélération constante et de traction biaxiale. Le caractère viscoplastique de la peau et l'orthotropie de sa structure ont été ainsi mis en évidence