Analyses expérimentales et modèles de simulation du comportement mécanique de structures tricotées pour applications de Bas Médicaux de Compression (BMC).

Experimental analysis and simulation models of the mechanical behaviour of knitted fabrics used as Medical Compression Stocking (MCS).

• Auteur / Autrice : Inés Pita miguelez
• Direction : Damien Soulat, Xavier Legrand
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMTEX - Laboratoire de Génie et Matériaux Textiles

Mots clés

Mots clés libres

Comportement mécanique

Modélisation du comportement

Simulation par éléments finis

Structures trictotées

Bas Médicaux de Compression

Mechanical behaviour

Constitutive law modelling

Finite element simulation

Knitted fabric

Medical compression stocking

Résumé

Les structures tricotées utilisées comme Bas de Compression Médicale (BMC) sont caractérisées par des non-linéarités de comportement lors de grandes déformations dans leur mise en œuvre. Le suivi complexe des directions matérielles des fibres, implique le développement de modèles de comportement basés sur des cadres théoriques de la mécanique, permettant des changements d'échelle et associant ces architectures fibreuses à des milieux continus équivalents. À l'échelle macroscopique, les travaux précédents reposent sur le choix de modèles dits hybrides, qui modélisent une structure fibreuse par des éléments finis continus (3D-Surfacique) pour le comportement en cisaillement plan, et par éléments discrets pour le comportement en tension. Dans ces approches, le comportement en traction peut être considéré comme élastique (linéaire ou non linéaire), mais aussi hypo-élastique pour les grandes déformations. Ces développements ont déjà été appliqués sur des structures tissées, et l'un des verrous de ce sujet de thèse concernera le développement de ces modèles pour des structures tricotées. L'objectif de ces développements est de disposer d'un outil de simulation par éléments finis permettant la conception numérique de ces Bas de Compression Médicaux, en tenant compte des variations de pression interne en fonction des morphologies des patients. Ces travaux couplent des approches numériques pour le développement de modèles de comportement, et des approches expérimentales avec des tests essais sur les tricots utilisés, et s'appuient sur un état de l'art sur ces démarches expérimentales et numériques.

Knitted structures used as Medical Compression Stockings (MCS) are characterised by non-linearities in behaviour at large deformations in their implementation. The complex tracking of the material directions of the fibres, implies the development of behaviour models based on constitutive law models of mechanics, allowing changes of scale and associating these fibre architectures with equivalent continuous media. At the macroscopic scale, previous work relies on the choice of so-called hybrid models, which model a fibrous structure by continuous finite elements (3D-Surface) for the plane shear behaviour, and by discrete elements for the tensile behaviour. In these approaches, the tensile behaviour can be considered as elastic (linear or non-linear), but also hypo-elastic for large deformations. These developments have already been applied to woven structures, and one of the challenges of this thesis will be to develop these models for knitted structures. The objective of these developments is to provide a finite element simulation tool for the numerical design of these Medical Compression Stockings, taking into account the variations of internal pressure as a function of patient morphologies. This work combines numerical approaches for the development of behaviour models, and experimental approaches with tests on the selected knitted fabrics, and is based on the state of the art of these experimental and numerical approaches.