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Conception et modélisation d'un système de fermeture du sternum

Baril, Yannick-Vincent (2004). Conception et modélisation d'un système de fermeture du sternum. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le présent mémoire a pour objectif de concevoir un système de fermeture (SDF) en alliage à mémoire de forme (AMF) réduisant le taux de rupture du sternum. Le système développé est une tresse tubulaire en AMF utilisant la superplasticité. La géométrie de ce système permet de diminuer de façon considérable la rigidité en flexion du SDF, ce qui facilite les manipulations. Cette géométrie permet aussi d'augmenter la surface de contact entre le SDF et le sternum diminuant du même coup les contraintes de surface.

Les études de validation du système faites selon un modèle par éléments finis ainsi que par un modèle en laboratoire montrent respectivement qu'un SDF utilisant les AMF réapplique une charge 30% supérieure à celle d'un fil d'acier standard n o 5 et que le SDF en AMF conserve une charge résiduelle 25% plus importante que celle des fils d'acier, peu importe le type de passage, la densité de l'os ou le type de chargement.

Titre traduit

Conception and modelisation of a sternum closure system

Résumé anglais

The objective of this thesis is to develop a sternum closure system that will reduce the risk of sternum failure, without presenting the disadvantages of other existing fixations such as wire, ribbon or staple-based. A tubular shape memory alloy (SMA) braided structure, which tends towards a flat form when put in contact with the sternum, is proposed in this respect. The new closure system will be easy to manipulate due to its low flexural modulus. The risk of sternum failure caused by the patient rapid movement or cough will be also reduced because of the SMA capacity of maintaining a constant stress within a large interval of strain variations. The additional gain will be reached by the larger contact surface that the developed system offers as compared to the standard wire-based sternum closure system.

The new SMA-based sternum closure system was developed and in-vitro validated. First the new system was compared to the most popular stainless steel wire using a ID finite element model. The results shown that the superelasticity of SMA allows the maintenance of a positive pressure at the sternum/sternum interface for external disturbances that are 30% higher then can be assured by the stainless steel wire. A prototype of the braided sternum closure system was then manufactured and tested in parallel with a standard stainless steel wire-based system. The experimental results
confirmed the conclusions of numerical modeling.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliogr.: f. [187]-192.
Mots-clés libres: 1D, Comportement, Conception, Element, Equation, Fermeture, Fini, Methode, Modelisation, Sternum, Systeme, Tresse
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Brailovski, Vladimir
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Cartier, Raymond
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 19 avr. 2011 13:58
Dernière modification: 20 oct. 2016 23:53
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/723

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