Analyse des contraintes dans le ciment« PTH type BM3 » :

Pour la répartition des contraintes de Von Mises du ciment orthopédique qui le maillon le plus fragile de la structure sera présentée de la manière suivante:

Chapitre III Etude statique du Pth BM3

57 a) Contraintes équivalentes (Von Mises) :

La répartition des contraintes dans le ciment de la prothèse totale de hanche de type BM3 à été analysée suivant les trois axes x, y, z, les résultats de cette analyse sont illustrés dans la (Figure III.7). Cette dernière montre le niveau et la répartition des contraintes de Von Mises le long du ciment sous l’effet des sollicitations mécaniques appliquées.

Nos résultats montrent que le ciment est sollicité par des contraintes équivalentes de Von Mises principalement dans la zone proximale et distale. La zone médiale présente de très faibles contraintes. La contrainte la plus élevée est de l’ordre de 18 MPa. Cette contrainte est notée dans la zone proximale (col fémoral de l’implant) (Figure III.7.a, III.7.d).

La durabilité de la prothèse est étroitement liée à la répartition des contraintes dans les éléments de la structure, particulièrement dans le ciment qui représente le maillon le plus faible dans la chaine de structure de PTH. D’autre part, les fortes contraintes sont insupportables par le patient et peuvent conduire au descellement de la PTH.

Dans le reste de la structure, les contraintes de Von Mises sont de très faibles intensité (Figure III.7.c, III.7.d).

Chapitre III Etude statique du Pth BM3 b) contraintes normales σ_xx: 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 -8 -6 -4 -2 0 2 4

Interface ciment/os dans la partie postérieure Interface ciment/implant dans la partie postérieure Interface ciment/os dans la partie antérieure Interface ciment/implant dans la partie antérieure



La Figure III.8 présente la distribution des contraintes normales σ_xx dans le ciment à l’interface ciment/os et ciment/implant pour les deux parties postérieure et antérieure dans les trois positions de la prothèse (proximale, médiale et distale) (Figure III.8).

Nos résultats montrent que le ciment est soumis à des efforts de traction et de compression au niveau des zones proximale et distale. Le chargement appliqué sur la prothèse totale de hanche engendre des contraintes normales σxx très élevées de 4.2 MPa (Tableau III.4) notée dans la zone proximale de la partie postérieure à l’interface ciment/os. La contrainte la plus élevée en compression est de l’ordre de -6.3 MPa (Tableau III.5), noté dans la zone proximale de la partie postérieure à l’interface ciment/implant (Figure III.8), ces contraintes peuvent provoquer la rupture du ciment puisque ce dernier ne résiste pas bien aux efforts de traction.

I II III

Chapitre III Etude statique du Pth BM3 59 c) Contraintes normales σ_yy: 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6

Interface ciment/os dans la partie postérieure Interface ciment/implant dans la partie postérieure Interface ciment/os dans la partie antérieure Interface ciment/implant dans la partie antérieure

yy

[M

Pa

]

Distance normalisée

La Figure III.9 présente la distribution des contraintes normales σyy dans le ciment à l’interface ciment/os et ciment/implant pour les deux parties postérieure et antérieure dans les trois positions de la prothèse (proximale, médiale et distale) (Figure III.9). Les contraintes normales suivant la direction (YY) σ_yy sont plus importantes que les contraintes normales suivant la direction (XX) σ_xx. Alors on a plus de risque de rupture suivant la direction (YY). Nos résultats montrent que le chargement appliqué sur la prothèse totale de hanche engendre des contraintes normales σ_yy très élevées de 5 MPa (Tableau III.4) notées dans la zone proximale de la partie antérieure à l’interface ciment/implant et dans la zone distale de la partie postérieure à l’interface ciment/implant. La contrainte d’intensité la plus élevée en compression est de l’ordre de -13 MPa (Tableau III.5) notée dans la zone proximale de la partie postérieure à l’interface ciment/implant, ces contraintes sont très élevées et peuvent provoquer la rupture du ciment.

II

I III

Chapitre III Etude statique du Pth BM3

A l’interface ciment/os, les contraintes normales σyy sont d’une faible intensité dans la zone proximale en comparaison avec celles de l’interface ciment/implant.

La zone médiale présente de faibles contraintes. La contrainte maximale ne dépasse pas un 01MPa. d) contraintes tangentielles τ_xy: 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 -3,0 -2,5 -2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

Interface ciment/os dans la partie postérieure Interface ciment/implant dans la partie postérieure Interface ciment/os dans la partie antérieure Interface ciment/implant dans la partie antérieure



[M

P

a]

Distance normalisée

La Figure III.10 présente la distribution des contraintes tangentielles τxy dans le ciment à l’interface ciment/os et ciment/implant pour les deux parties postérieure et antérieure dans les trois positions de la prothèse (proximale, médiale et distale) (Figure III.10).

Le ciment est soumis à des efforts de cisaillement répartis principalement dans la zone proximale et distale.

Nos résultats montrent que le chargement appliqué sur la prothèse totale de hanche engendre

III

I II

Chapitre III Etude statique du Pth BM3

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La contrainte la plus élevée notée dans la zone distale de la partie antérieure à l’interface ciment/implant est de l’ordre de -2.5 MPa (Tableau III.5).

Ces contraintes peuvent provoquer le cisaillement au niveau du col fémoral et le bout du ciment puisque ce dernier ne résiste pas bien aux efforts de cisaillement.

La zone médiale présente de très faibles contraintes puisque la contrainte maximale ne dépasse pas 0.5 MPa.

Chapitre III Etude statique du Pth BM3