Brevet FR2859532A1 — publié le 20050311

La présente invention concerne un dispositif d'essai qui se monte sur une machine d'essai de traction standard à axe vertical, pour permettre de réaliser un essai de traction jusqu'à la rupture sur des os d'animaux du type fémur, et plus particulièrement sur le fémur du rat ou de la souris. Pour effectuer un essai de traction convenable on doit respecter l'alignement de l'éprouvette dans le cas présent celui de l'axe de l'us avec l'axe de traction de la machine et avoir un système d'attache rigide et auto-alignant de l'éprouvette sur la machine. Le serrage des deux extrémités d'un fémur ne peut se faire dans des mors standards d'une machine de traction à cause de leurs formes qui induisent des problèmes d'écartement des mors et de surface d'appui inadaptée à la réalisation d'un serrage. Le dispositif selon l'invention résout ces difficultés en ce que l'ensemble se compose: d'un outillage centré sur l'axe de la machine d'essai dans lequel l'éprouvette fait l'objet d'un positionnement et maintien spécifique par l'intermédiaire de deux embouts moulables placés aux extrémités du fémur grâce à un système de moules adapté Le dispositif selon l'invention permet de respecter les contraintes liées à ce type d'essai. Pour respecter l'alignement de l'axe du fémur avec l'axe de la machine et son positionnement et maintien sur l'outillage: le fémur est posé du côté de l'articulation du genou dans un moule hémisphérique de diamètre supérieur à celui de l'articulation. Un trou de diamètre légèrement supérieur à la section courante du fémur sous l'articulation pré-citée est réalisé au fond du moule. Le fémur est ensuite suspendu librement au fonds du moule, ce qui lui permet de s'aligner avec la verticale sous l'effet de la pesanteur. En respectant cette position. du mastic polyester est coulé dans le moule pour former l'embout supérieur. Après séchage de celui-ci. le moule est retourné et une entretoise de longueur calibrée est posée sur la face du moule coté os pour permettre l'obtention d'une longueur utile calibrée d'éprouvette. La longueur de l'entretoise est fixée de par le type de fémur à tester. Un deuxième moule hémisphérique de diamètre supérieur à celui du premier moule du fait du volume plus important de l'articulation de la hanche est posé sur l'autre extrémité de l'entretoise, pour permettre de couler le mastic polyester sur la tête du fémur (du côté de l'articulation de la hanche) et former l'embout inférieur. Après séchage, en séparant les deux parties de moules maintenu par deux fois deux vis, on obtient un fémur équipé aux extrémités de deux hémisphères de dimensions constantes et d'entraxe calibré. Pour respecter le principe d'un système d'attache rigide et autoalignant: l'appareillage est réalisé en acier inoxydable et surdimensionné par rapport aux efforts à exercer sur le fémur. L'appareillage se fixe une machine d'essai de traction, en respectant l'axe vertical de la machine, une partie sur la traverse mobile et l'autre partie sur le cadre de la machine; l'une ou l'autre de ces fixations s'effectue directement sur le capteur de force. L'appareillage comprend deux mors comportant une empreinte hémisphérique avec un jeu fonctionnel. Ces mors reçoivent les embouts moulés ce qui permet d'imposer le déplacement axial d'une extrémité de l'os (traverse mobile) par rapport à l'autre ainsi que l'auto alignement pendant l'essai. Dans la partie haute du montage, une rainure en té permet l'alignement des deux mors. De plus, un grand jeu selon l'axe vertical de la machine permet de monter l'os dans l'outillage, sans le soumettre à un effort parasite avant essai. Un capteur de déplacement est fixé sur le mors supérieur; en contact avec le mors inférieur il permet de mesurer l'allongement de l'os pendant toute la durée de l'essai. De ce fait, le jeu vertical dans la rainure, sans intérêt pour l'essai n'est pas pris en compte. L'invention sera mieux comprise et ses particularités apparaîtront à la lecture de la description et des dessins ci-après donnés: La figure 1 montre le dispositif de moulage: les deux moules(l) qui sont fabriqués en polytétrafluoréthyléne (PTFE matériau non adhérent). Chaque moule est formé de deux parties pour permettre la mise en place du fémur et le démoulage; elles sont assemblées par deux vis (2) et l'entretoise d'une hauteur calibrée est tubulaire (3) d'un diamètre intérieur supérieur à celui de la sphère. La figure 2 présente l'appareillage de traction: la partie inférieure (4) est fixée sur la machine d'essai. Un demi mors correspondant au plus grand diamètre(5) est fixé sur le plateau par deux vis(6) l'autre demi mors mobile(7) est lié au mors fixe(5) par deux vis(8) pour permettre la mise en place du fémur. La partie supérieure comporte, une fixation(9) sur la machine d'essai, une rainure en té (10) pour recevoir le support de l'autre mors qui est constitué d'un tenon en té (11) comportant un jeu important dans la rainure. Sur ce tenon est fixé un demi mors (12) par deux vis (8) l'autre demi mors mobile (13) est fixé avec deux vis sur le mors fixe (12) pour permettre le passage du fémur. Un capteur de déplacement (14) est installé entre le support du mors supérieur et inférieur. La mise en place du fémur sur la machine d'essai se caractérise par une procédure précise, dictée par le caractère spécifique de l'outillage. D'abord il faut vérifier que la distance entre les mors est inférieure à la longueur totale du fémur; on peut alors fixer l'embout supérieur du fémur dans son mors. L'alignement de l'axe du fémur avec l'axe de la machine est garanti par le procédé de moulage des embouts. Puis il faut contrôler la distance entre les mors de telle sorte que le jeu soit bien présent dans la rainure(10) et fixer l'embout inférieur du fémur dans le mors inférieur: l'essai peut alors commencer. Le présent dispositif peut être adapté à d'autres fémurs d'animaux plus petits ou plus grands que celui ci du rat, à condition d'adapter les dimensions du montage et des moules. 4 REVENDICATIONS 1) Appareillage permettant de réaliser des essais de traction sur des fémurs avec une machine standard d'essai de traction à axe vertical de laboratoire caractérisé en ce qu'il comprend: un dispositif de moulage (fig.l) et un outillage de traction(fig.2) qui permettent au cours de l'essai de garantir la fixation de l'éprouvette (fémur) sur la machine d'essai ainsi que son auto-alignement selon l'axe vertical de la machine. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif de moulage comprend deux moules constitués de deux parties amovibles, en PTFE, et qui permettent de réaliser deux hémisphères calibrés en mastic polyester à chaque extrémité du fémur. 3) Dispositif selon la revendication 1 et la revendication 2, caractérisé en ce que la phase de moulage des embouts s'effectue à l'aide d'une entretoise calibrée qui permet d'obtenir les deux embouts hémisphériques à entraxe constant, ce qui fixe la longueur utile de l'éprouvette. 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'outillage possède une rainure en té qui permet l'alignement vertical de l'axe des supports supérieur et inférieur. 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'outillage possède deux mors avec empreinte hémisphériques qui permettent l'auto alignement et la fixation du fémur au cours de l'essai.