Photomécanique & analyse Expérimentale en Mécanique des solides – PEM

Chercheurs et enseignants-chercheurs

Membres permanents

Valéry Valle
PR
(Responsable d'équipe)
Arnaud Germaneau
MCF HDR
(Responsable d'équipe)
Fabrice Brémand
PR
Laëtitia Caillé
MCF
Mario Cottron
PR
Pascal Doumalin
MCF HDR
Jean-Christophe Dupré
CR
Philippe Rigoard
PU-PH
Tanguy Vendeuvre
PH

Doctorants

Kévin Aubert

(2018 - aujourd'hui)

Analyse biomécanique de l'augmentation osseuse dans une structure cortico-spongieuse pour les réductions de fracture et leur stabilisation

Ce doctorat en contrat CIFRE avec la société Ansys France, a pour objectif de développer des outils numériques patient-spécifiques d’aide au planning chirurgical pour le traitement des fractures osseuses par méthodes mini-invasives. C’est pourquoi, en plus du fort partenariat avec la société Ansys France spécialisée dans le développement de logiciel de simulation numérique, cette thèse évolue avec l’appui de praticiens hospitaliers au travers d’une étroite collaboration avec le laboratoire PRISMATICS du CHU de Poitiers.

Jean-Philippe Deneuville

(2018 - aujourd'hui)

Caractérisation biomécanique des disques intervertébraux

Il s'agit de déterminer comment les mouvements physiologiques d'une unité fonctionnelle rachidienne (vertèbre - disque - vertèbre) influence la mécanique du nucleus pulposus. Nous étudions le disque en condition saine et pathologique (avec une fissure de l'annulus fibroses).

Endri Lacaj

(2020 - aujourd'hui)

Etude des propriétés mécaniques des structures complexes poreuses (combinaison d'une structure solide déformable à haute porosité, imbibée de fluide) par méthodes de mesure de champ sans contact

Essais in situ par tomographie à rayons X des mousses polymériques à pores ouverts imbibées de fluide ainsi que la caractérisation mécanique, morphologique et l'analyse de leur mécanisme de déformation en utilisant les méthodes de traitement d’images et de corrélation volumique. Observation sur les effets de la sollicitation dynamiques de ces matériaux dans les butées XPHD par corrélation d’images.

Fanny Leborgne

(2020 - aujourd'hui)

Développement et caractérisation mécanique de substituts osseux en céramique

Cette thèse régionale s’effectue dans le cadre du projet MimOsA (Substituts en céramiques mimant l'os) en partenariat avec l’Institut de Recherche sur les Céramiques (IRCER) à Limoges et le laboratoire XLIM à Poitiers. Elle a pour but de concevoir et fabriquer des substituts osseux en hydroxyapatite, par une approche biomimétique, appliquée aux Ostéotomies Tibiales de Valgisation (OTV).

François Zot

(2020 - aujourd'hui)

Développement et analyse biomécanique d'un dispositif optimisé implantable pour la chirurgie du rachis

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet BORDO (Biomécanique Ostéoarticulaire du Rachis et Dispositifs Optimisés) financé par la région Nouvelle-Aquitaine. Ce projet est mené en étroite collaboration avec l'institut I2M de Bordeaux et le CHU de Poitiers. L'objectif de ce projet est de développer un implant innovant pour la chirurgie du rachis lombo-sacré. Pour cela des essais sont menés pour étudier le comportement biomécanique du segment concerné.

L’action scientifique de l’équipe PEM se décline en quatre parties étroitement liées :
  • La Photomécanique qui regroupe l’ensemble des activités permettant l’émergence, l’amélioration et l’adaptation à de nouveaux champs d’investigation, des méthodes optiques de mesure et plus particulièrement les méthodes permettant l’accès à des champs de mesures.

 

  • L’Analyse expérimentale en Mécanique des solides, (vocable anglo-saxon « Experimental Mechanics ») qui regroupe les activités de compréhension des phénomènes mécaniques liés aux structures et aux matériaux, par le biais du couplage entre les outils de modélisation, d’expérimentation et d’identification.

 

  • La Biomécanique qui concerne l’adaptation à des phénomènes locaux d’une technique de corrélation d’images numériques, le développement d’un banc de tomographie optique, les premières actions vers les méthodes d’identification intégrée, l’étude des phénomènes mécaniques dans les matériaux fortement hétérogènes, et la compréhension des interactions entre l’os et l’implant.

 

  • La Médecine qui regroupe les activités de recherche de praticiens hospitaliers membres de l'équipe. Ces actions concernent la chirurgie du rachis, la neurochirurgie et la chirurgie orthopédique.

Depuis ces débuts, l’axe PEM a pour vocation de développer les méthodes de mesure sans contact pour déterminer l’ensemble des grandeurs physiques (relief, déplacement, déformation…) nécessaires à la compréhension des phénomènes mécaniques. A ce titre, l’équipe dénombre un ensemble d’une dizaine de méthodes de mesure développées permettant de répondre au mieux à un large spectre de problèmes mécaniques. L’activité de cet axe ne se limite pas uniquement au développement mais une part importante est consacrée à la recherche et à l’amélioration des performances de ces méthodes.

Développement de méthodes de mesures

Pour plus de détails, consultez notre article sur TI

 

Développement de bancs de mesures

 

Développement d’une suite de logiciels

  • DEFTAC: suivi de marqueurs 2D
    CORRELA: corrélation d’images 2D
    X-CORREL: corrélation d’images 2D étendue*
    PHOTOELAS2D: photoélasticimétrie 2D
    THERM: thermographie IR
    DEFRES: analyse de réseaux
    MOIRE: moiré
  • DEFTAC3D: suivi de marqueurs 3D stéréoscopique
    X-3DCORREL : Stéréo corrélation 2D ½ étendue*
    LIGHT3D: moiré de projection et d’ombre
  • CORRELVOL: corrélation d’images volumiques
    X-DVCORREL : corrélation d’images volumiques étendue*
    PHOTOELAS3D: photoélasticimétrie 3D
  • DYNAFRANGES: analyse de franges

*les versions étendues peuvent prendre en compte la présence de discontinuités

 

 

 

 

 L’Analyse expérimentale en Mécanique des solides, (vocable anglo-saxon « Experimental Mechanics ») qui concerne les activités de compréhension des phénomènes mécaniques liés aux structures et aux matériaux, par le biais du couplage entre la modélisation, l’identification et l’expérimentation.

Quelques applications:

- Structures fissurées statique/dynamique

Validation de différentes approches analytiques et numériques à partir d'essais expérimentaux
Exemple de la mesure de relief en pointe de fissure par interférométrie, mesure dynamique par caméra ultra-rapide (1M images/s) et comparaison formulation 2D 3D

- Passage surface/cœur dans des structures

Couplage des méthodes surfaciques avec les méthodes volumiques (tomo RX ou tomo optique)

Validation à coeur des champs de déplacements 3D sur une éprouvette fissurée épaisse

- Structures biologiques

  • Etude du comportement mécanique de différentes fixations occipito-cervicale (coll. CHU de Poitiers)

 

 

Déplacement mesuré (mm) en fonction du couple imposé(N.m)

Etude du comportement mécanique de l'os spongieux (par tomo RX et corrélation volumique)

Déformation équivalente normalisée:

- Thermomécanique

Etalissement de bilan énergétique lors d'essais mécaniques avec prise en compte des énergies dissipées sous forme de chaleur. Mesure de champs de déplacement et déformation par corrélation d'images ou suivi de marqueurs, mesure de champ de température par thermographie infra-rouge

-Etude de structures mécaniques complexes

  • Etude de paliers de boites de vitesses: Mesure de déplacements dans une cloche d'ambrayage (étude par suivi de marqueur stéréoscopique (2D-3C))
Images stéréoscopiques déplacements mesurés en fonction du couple moteur

  • Mesures vibratoires en ambiance difficile: couplages phénomènes mécaniques et thermiques (étude par suivi de marqueur stéréoscopique (2D-3C) de collecteurs d'échapement)

Analyse fréquentielle des déplacements d'une
zone du collecteur en fonction du régime moteur           

  • Etude de matériaux fibreux (coll. US2B)
    champ de déplacement et structure (étude par tomoRX et corrélation volumique):