Module de laboratoire – Flexion des os

MA302

Un module de laboratoire avec les accessoires associées pour un cours de biomécanique

UGS : MA302 Catégories: Accessoires, Modules de lab

Description
Spécifications

(En anglais seulement) Bending (or flexure) tests characterize the behavior of a sample with load applied perpendicular to its longitudinal axis. This undergraduate biomechanics class laboratory module consists of assessing mechanical properties of both wood stick and dry rat bone. Throughout this laboratory, each team will: test samples in 3-point bending; perform a measurement of the tester compliance; extract data from load-displacement curves to obtain maximum bending force and stiffness, elastic modulus in bending and the maximum flexural strength while considering sample geometry; understand the effect of the mechanical setup compliance on a mechanical test; learn how the structure of bone influence its mechanical properties.
Includes syllabus (instructor’s editable version) and turn-key sample preparation kit (e.g. birch wood sticks) allowing about 10 repetitions (team of 2-5 students).
Requires a Mach-1 tester (MA001 or higher), a uniaxial load cell (MA296 or MA297), a 3-point bending fixtures (MA097) and a testing chamber (MA626).

Reconnu comme étant un excellent outil académique
Objectif d’apprentissage – Se familiariser avec l’opération sécuritaire d’un testeur mécanique
Objectif d’apprentissage – Comprendre comment la structure et la composition d’un matériau déterminent son comportement mécanique
Objectif d’apprentissage – Se familiariser avec la dissection d’échantillons biologiques
Objectif d’apprentissage – Extraire les paramètres mécaniques de courbes de contrainte-déformation
Objectif d’apprentissage – Obtenir le module en flexion d’échantillons à section circulaire ou tubulaire
Objectif d’apprentissage – Comprendre l’effet de la compliance du tester et du montage sur les paramètres mécaniques mesurés

Taille de l’équipe	de 2 à 5 étudiants
Durée	30 min (préparation)
Durée	2 heures (travaux pratiques)
Durée	30 min (analyse de données)

Documents et ressources (1)

Document

LAB MODULE – Bending of Bone – Student Version

Configurations de test (1)

Configuration de test

Flexion

FAQ

Qu'est-ce que la compliance du testeur?

La compliance mécanique est l'inverse de la rigidité, en raison de la déformation qui se produit dans la cellule de charge, le cadre du testeur et dans le montage expérimental. Lors d'essais sur des échantillons très durs, cette déformation peut ne pas être négligeable. Par conséquent, la mesure de la compliance du testeur peut être cruciale afin d'obtenir des propriétés mécaniques précises. La compliance du testeur (ou sa rigidité) dépend de sa configuration (par exemple, la position de la platine de déplacement vertical sur le cadre, le type de cellule de charge, etc.) et les accessoires installés. Un moyen simple de mesurer la compliance du testeur est de remplacer l'échantillon par un échantillon fictif beaucoup plus rigide que l'échantillon d'intérêt (par exemple, un morceau d'acier) ou d'enlever l'échantillon (pour un test de compression) puis d'appliquer un déplacement. Par exemple, si un indenteur plat est mis en contact avec le fond de de la chambre de test et qu'un déplacement est appliqué, l'actuateur ne pourrait pas se déplacer si la rigidité du testeur était infinie (zéro compliance). En situation réelle, ce ne sera jamais le cas, l'actuateur se déplacera, mais la charge augmentera rapidement. Le montage mécanique peut être modélisé par deux ressorts onnectés en série: un ressort représentant la rigidité du testeur et un second représentant la rigidité de l'échantillon. En regardant la courbe charge-déplacement, la rigidité du testeur (ou conformité) peut être calculée.

Module de laboratoire — Flexion de l’os

Qu'est-ce que le module élastique en flexion?

Le module élastique en flexion E_f est une propriété mécanique intrinsèque d'un matériau exprimant sa tendance à se plier. À partir de la pente du graphique (contrainte vs deformation) d'un test de flexion et compte tenu de la géométrie de l'échantillon ainsi que la configuration de ce test (flextion en 3 points), on peut calculer le module élastique en flexion. Bien que théoriquement ce module est équivalent au module de Young, ces valeurs peuvent être différentes dans les tests expérimentaux.

Module de laboratoire — Flexion de l’os

LAB MODULE – Bending of Bone – Student Version

Qu'est-ce que le moment d'inertie de la section?

Le moment d'inertie de la section I est une quantité utilisée pour calculer la capacité d'un objet à résister à la flexion. Le moment d'inertie de la section dépend de la forme de la section transversale et est mesuré en unités de mm⁴.

Module de laboratoire — Torsion de l’os

Module de laboratoire — Flexion de l’os

LAB MODULE – Bending of Bone – Student Version

LAB MODULE – Torsion of Bone – Student Version

Qu'est-ce que la résistance maximale à la flexion?

La résistance maximale à la flexion (σ_f ) est une propriété matérielle définie comme la contrainte maximale dans un matériau juste de se déformer plastiquement lors d un test de flexion. La résistance maximale à la flexion est indépendante de la forme de l chantillon et de la configuration de test (flexion en 3 points). Elle représente la contrainte la plus élevée observée dans le matériau au moment ou celui-ci cède.

Module de laboratoire — Flexion de l’os

LAB MODULE – Bending of Bone – Student Version

Qu'est-ce que le module de section?

Le module de section Z est calculé comme le ratio entre la zone de l'inertie et la distance entre le centroïde et le bord supérieur ou inférieur de l'échantillon (d/2).

Module de laboratoire — Flexion de l’os

LAB MODULE – Bending of Bone – Student Version

Module de laboratoire – Flexion des os

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