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ANISOTROPIC BEHAVIOR OF THIN WALLED MEDICAL TUBES IN NICKEL-TITANIUM SUPERELASTIC SHAPE MEMORY ALLOYS

Estephanie Nobre Dantas Grassi 1
1 TIMC-IMAG-BioMMat - Ingénierie Biomédicale et Mécanique des Matériaux
TIMC-IMAG - Techniques de l'Ingénierie Médicale et de la Complexité - Informatique, Mathématiques et Applications, Grenoble - UMR 5525
Résumé : Les tubes à paroi mince en alliage à mémoire de forme Nickel-Titane (AMF NiTi) sont largement utilisés dans la fabrication de stents auto-expansibles. Leur fonctionnement repose sur la superélasticité (SE), comme de nombreuses autres applications des AMF NiTi dans le domaine biomédical. Le SE est un phénomène cristallographique réversible qui donne aux AMF la capacité de récupérer de grandes déformations par simple déchargement mécanique. En raison de la nature cristallographique du SE, les propriétés mécaniques liées à cet effet devraient être affectées par l'anisotropie inhérente du tube, qui émerge de son processus de fabrication. Cependant, le NiTi est encore souvent considéré comme isotrope dans la conception et l'optimisation de tels dispositifs. L'une des difficultés empêchant l'utilisation de modèles anisotropes est l'absence de caractérisations mécanique de l'anisotropie du tube NiTi. Le présent travail vise à effectuer une telle caractérisation pour un tube superélastique NiTi à paroi mince. Dans une campagne expérimentale, le comportement en traction du tube est analysé à différentes orientations et températures. La technique de corrélation d'image numérique (digital image correlation - DIC) est utilisée pour surveiller la distribution des déformations pendant les essais de traction. Les résultats montrent que toutes les propriétés analysées liées à la SE sont anisotropes. Toutes les dépendances d'orientation sont presque symétriques à 45° de l'axe du tube. Certaines propriétés dépendent également de la température, dépendance qui est également anisotrope. Une approche thermodynamique basée sur l'énergie libre de Gibbs est utilisée pour analyser ces dépendances d'orientation et de température. Avec cette analyse, il a été possible de relier l'hystérésis mécanique de la SE et les contributions irréversibles présentes dans le système. Enfin, l'influence de l'anisotropie sur la distribution des déformations est vérifiée. L'accent est mis sur l'analyse du phénomène de localisation de la déformation tout au long du chargement et du déchargement. L'inclinaison de la bande de localisation est caractérisée et évaluée avec une approche de plasticité. L'angle de la bande avant observé avec DIC est prédit en utilisant des données de vitesse de déformation globale.
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Soumis le : samedi 2 mars 2019 - 01:04:57
Dernière modification le : jeudi 21 mars 2019 - 14:56:10
Document(s) archivé(s) le : vendredi 31 mai 2019 - 12:28:55

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Estephanie Nobre Dantas Grassi. ANISOTROPIC BEHAVIOR OF THIN WALLED MEDICAL TUBES IN NICKEL-TITANIUM SUPERELASTIC SHAPE MEMORY ALLOYS. Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]. Université Grenoble Alpes, 2018. English. ⟨NNT : 2018GREAI067⟩. ⟨tel-02054674⟩

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