Publications

2011

• Dwell-fatigue of a titanium alloy at room temperature under uniaxial or biaxial tension
  
  • Doquet Véronique
  • de Greef Vincent
  International Journal of Fatigue, Elsevier, 2011, pp.10.1016/j.ijfatigue.2011.12.007. Load-controlled fatigue and dwell-fatigue tests were run at room temperature on tubular specimens of Ti6Al4V under combined tension and internal pressure in a proportion producing nearly equibiaxial loading, or under internal pressure alone. The maximum stress ranged from 75% to 92% of the 0.2% yield stress (92 to 112% of the cyclic yield stress) and the R-ratio was zero, so that no cyclic plasticity occurred. Biaxial loading had a positive influence on fatigue lives. In dwell-fatigue, creep was observed in the longitudinal and transverse directions and was associated with a reduction in fatigue lives that increased with the loading range. SEM observations of damage mechanisms as well as finite element computations of stress and strain fields were performed to analyse and discuss these results.
• Propagation de fissure sous chargement thermomécanique cyclique anisotherme
  
  • Merhy Elias
  , 2011. Le but du travail est de trouver, dans le domaine de fatigue oligocyclique, une loi de propagation de fissure sous un chargement thermomécanique anisotherme. La loi trouvée permet ainsi d'avoir un dimensionnement optimal des culasses des moteurs HDI PSA dont le matériau constitutif est l'AS7G03 "dopé" cuivre. Le travail réalisé durant les trois années de thèse se résume par les cinq étapes suivantes : - Etude bibliographique : sur la microstructure des alliages d'aluminium, les critères de fatigue et les lois de propagation de fissure. - Calcul numérique de structure : Des calculs des champs thermomécanique ont été réalisés sur la structure afin de mettre en évidence les zones critiques des culasses et de déterminer la nature et les amplitudes des chargements dans la zone qui nous intéresse. - Caractérisation expérimentale de la propagation de la fissure : Plusieurs campagnes d'essais de fissuration isotherme et anisotherme à rapport de charge positif et négatif ont été menées sur des éprouvettes CT16 et des éprouvettes SEN. Egalement, des observations microstructurales (faciès de rupture, trajet de fissuration, plans de glissements, endommagements locaux dans les zones eutectiques, ...) ont été réalisées. - Loi de propagation de fissure : En se basant sur les résultats numériques et expérimentaux, une nouvelle loi de propagation de fissure a été développée et validée. - Implémentation du modèle formel dans le logiciel de calcul et réalisation des calculs et des essais en condition anisotherme afin de valider le modèle.
• Thermoplastiques renforcés en fibres de verre courtes : comportement cyclique, fatigue et durée de vie
  
  • Launay Antoine
  , 2011. Les thermoplastiques renforcés en fibres de verre courtes (TPRFV) sont de plus en plus couramment employés dans l'industrie automobile, en raison de leurs propriétés mécaniques spécifiques intéressantes, de leur mise en forme aisée grâce au moulage par injection et de leur coût modéré. Cette thèse vise à développer une démarche de dimensionnement à la fatigue des composants automobiles en TPRFV, à partir d'un polyamide 66 chargé à 35 % en masse. La première étape est la proposition d'une loi de comportement cyclique, qui modélise les composantes non linéaires de la déformation (viscoélasticité, viscoplasticité, adoucissement) dans différents environnements hygrothermiques. Le modèle anisotrope s'appuie sur la distribution d'orientation des fibres, induite par le procédé d'injection, puis est validé sur structures. La connaissance des chargements mécaniques locaux et des mécanismes non linéaires permet de proposer un critère de fatigue fondé sur la densité d'énergie dissipée par cycle.
• Thermoplastiques renforcés en fibres de verre courtes : Comportement cyclique, fatigue et durée de vie
  
  • Launay Antoine
  , 2011. Les thermoplastiques renforcés en fibres de verre courtes (TPRFV) sont de plus en plus couramment employés dans l’industrie automobile, en raison de leurs propriétés mécaniques spécifiques intéressantes, de leur mise en forme aisée grâce au moulage par injection et de leur coût modéré. Cette thèse vise à développer une démarche de dimensionnement à la fatigue des composants automobiles en TPRFV, à partir d’un polyamide 66 chargé à 35 % en masse. La première étape est la proposition d’une loi de comportement cyclique, qui modélise les composantes non linéaires de la deformation (viscoélasticité, viscoplasticité, adoucissement) dans différents environnements hygrothermiques. Le modèle anisotrope s’appuie sur la distribution d’orientation des fibres, induite par le procédé d’injection, puis est validé sur structures. La connaissance des chargements mécaniques locaux et des mécanismes non linéaires permet de proposer un critère de fatigue fondé sur la densité d’énergie dissipée par cycle.
• Imaging the Cheops Pyramid
  
  • Bui Huy Duong
  , 2011, pp.100. (10.1007/978-94-007-2657-4)
  DOI : 10.1007/978-94-007-2657-4
• Damping by branching: a bioinspiration from trees
  
  • Theckes Benoît
  • de Langre Emmanuel
  • Boutillon Xavier
  Bioinspiration and Biomimetics, IOP Publishing, 2011, 6 (4), pp.046010 doi:10.1088/1748-3182/6/4/046010.
• Study of dural suture watertightness: an in vitro comparison of different sealants
  
  • Chauvet Dorian
  • Tran Viet
  • Mutlu Gurkan
  • George Bernard
  • Allain Jean-Marc
  Acta Neurochirurgica, Springer Verlag, 2011.
• Vibrations de plaques multi-excitateurs de grandes dimensions pour la création d'environnements virtuels audio-visuels: approches acoustique, mécanique et perceptive.
  
  • Rébillat Marc
  , 2011. La réalité virtuelle ouvre une fenêtre, voulue transparente, sur un monde virtuel dans lequel sont plongés des participants. Conçus d'abord comme uniquement visuels, les mondes virtuels sont maintenant aussi sonores, grâce aux technologies récentes de rendu sonore spatialisé. Le système innovant proposé et étudié ici se compose de larges panneaux de structure sandwich, servant d'écrans, au revers desquels sont collés des excitateurs électrodynamiques qui les mettent en vibration, créant ainsi un champ acoustique autour des auditeurs. Le rendu visuel 3D est généré par stéréoscopie passive adaptative et le rendu sonore spatialisé par holophonie. L'utilisation d'un panneau comme source sonore étendue pour l'holophonie suppose la compréhension de son comportement vibro-acoustique. L'estimation des non-linéarités dans les systèmes vibrants est abordée à partir d'une méthode proposée par A. Farina en 2000 : cette méthode est justifiée sur le plan théorique et son applicabilité est étendue (séparation des sources de non-linéarité). Une méthode d'estimation des modules d'élasticité et des facteurs d'amortissement pertinents pour la propagation dans le panneau sandwich des ondes de flexion et de cisaillement est aussi développée. Le système est caractérisé expérimentalement grâce à ces deux outils. La perception spatiale, par les modalités audio, visuelle et audio-visuelle, du monde virtuel synthétisé par le dispositif est ensuite abordée. Il est montré que les participants fusionnent avec succès les flux auditif et visuel qui leur sont présentés et perçoivent les rendus auditif et visuel de façon spatialement cohérente. Les caractéristiques de leur perception spatiale de l'espace virtuel sont analysées en fonction des modalités mises en jeu et comparées avec les données de la littérature. Le concept d'ancrage du monde virtuel au dispositif réel qui le crée est en outre proposé : la distance entre le sujet et le panneau semble en effet jouer un rôle pivot dans la loi de compression des distances perçues. Enfin, deux applications de réalité virtuelle basées sur ce système illustrent les nombreuses possibilités offertes par cette nouvelle interface "homme-machine".
• Modélisation 3D par éléments finis des propriétés mécaniques de la glène scapulaire.
  
  • Kalouche Ibrahim
  • Crépin Jérôme
  • Héripré Eva
  • Bertolino Graciela
  • Guillot Geneviève
  • Gagey Olivier
  , 2011.
• .Analysis and Numerics of Partial Differential Equations - In memory of Enrico Magenes
  
  • Geymonat Giuseppe
  , 2011.
• Effect of compressive stress inducing a band gap narrowing on the photoinduced activities of sol–gel TiO2 films
  
  • Ghazzal Mohamed
  • Chaoui N.
  • Genet M.
  • Gaigneaux Eric
  • Robert D.
  Thin Solid Films, Elsevier, 2011, 520 (3), pp.1147-1154. (10.1016/j.tsf.2011.08.097)
  DOI : 10.1016/j.tsf.2011.08.097
• Analyse expérimentale et modélisation micromécaniques du comportement élastique et de l'endommagement de composites SiC/SiC unidirectionnels
  
  • Chateau Camille
  , 2011. L'utilisation potentielle de composites SiC/SiC comme matériau de gainage dans des réacteurs nucléaires du futur nécessite de comprendre et prévoir leur comportement mécanique complexe, mêlant endommagement et forte anisotropie. Dans le cadre d'une approche multi-échelle, les travaux présentés concernent l'étude du premier changement d'échelle : de l'échelle des constituants élémentaires à celle du toron. Des approches micromécaniques sont mises en œuvre afin de décrire le comportement macroscopique du toron en tenant compte des hétérogénéités de microstructure ainsi que des mécanismes d'endommagement activés à l'échelle locale. Une caractérisation microstructurale fine du toron permet de générer une microstructure virtuelle et d'en étudier la réponse élastique par homogénéisation numérique. En plus d'aborder la notion de VER mécanique, cette étude met en évidence les effets importants de la porosité résiduelle, issue du procédé d'infiltration de la matrice, sur le comportement transverse du toron. L'endommagement longitudinal est étudié par l'intermédiaire de minicomposites, dont l'évolution microscopique des mécanismes d'endommagement (fissures matricielles et ruptures de fibre) est analysée expérimentalement (essais in-situ MEB et tomographie). Cette caractérisation permet notamment d'identifier les paramètres interfaciaux d'un modèle statistique d'endommagement 1D. Si les hypothèses classiques permettent de bien décrire la fissuration matricielle aux deux échelles d'observation, il est nécessaire de les modifier pour obtenir un comportement à rupture correct.
• Thermomechanical Aspects of high frequency cycling in salt storage caverns .
  
  • Berest Pierre
  , 2011. Storage of natural gas in salt caverns had been developed mainly for seasonal storage, resulting in a small number of yearly pressure cycles and moderate gas-production rates. The needs of energy traders are changing toward more aggressive operational modes. The "high-frequency cycling" operation of salt caverns raises questions concerning the effects of frequently repeated and extreme mechanical and thermal loading. These questions concern the constitutive creep laws for salt, laboratory test procedures, criteria to be used at the design stage to provide operability, and the long-term integrity of the underground salt caverns.
• A local thermomechanical model of friction for computing structures under extreme loading conditions
  
  • Le Tallec Patrick
  • Dambakazi Franck
  • Perlat Jean-Philippe
  International Journal for Numerical Methods in Engineering, Wiley, 2011. A multiscale thermomechanical model of friction is proposed for metallic interfaces submitted to extreme loading conditions with large sliding velocities ( [v] > 100 ms −1) and high contact pressures (P > 1 GPa). This model decomposes the friction problem into a global multidimensional structural problem and a local interface subproblem. At global scale, the structure behavior is governed by an elastoplastic model in large strains, and thermal conduction is neglected. The local model describes the micrometric scale and the underlying thermomechanical mechanisms: mechanical hardening, frictional heating, and plastic work. Using dimensional and asymptotic analysis, the corresponding set of equations at local scale is simplified and reduces to a one-dimensional quasistatic thermoelastoplastic friction model. It is solved locally at each global point by a finite differences subgrid model using a nonlinear time-implicit solver. This solver is coupled to a time-explicit Lagrangian hydrocode used at the global structural scale. The coupling strategy between the solvers is force-based: the frictional stress is evaluated at the local scale by our multiscale friction model and transferred to the global model that can then predict local velocity corrections. This coupling strategy has been successfully tested on real-life cases. (10.1002/nme.3252)
  DOI : 10.1002/nme.3252
• Mechanics of Fast Force Recovery in striated muscles
  
  • Caruel M.
  , 2011. This thesis is devoted to the modelling of transient response of muscle fibers submitted to fast mechanical loadings. At the nanometer scale, the muscle fiber contains actin and myosin filaments grouped to form contracile units called 'sarcomeres'. Myosin filament is an assembly of molecular motors that periodically attach and detach to the actin filament in presence of ATP. During this attachement-detachement process, myosin undergoes a force generating conformational change called the 'power-stroke' whose characteristics can be revealed by the transient responses following fast mechanical loadings. We propose an innovative mechanical model of a half sarcomere that links the characteristics of myosin to the response of the whole fiber. Unlike existing models, using a discrete approach, this model is based on the definition of a continuous energy landscape that takes into account a mean field interaction between the molecular motors. This system presents radically different responses under imposed length and imposed force conditions. We particularly emphasize a difference in the kinetics, also observed experimentally. We show that the half-sarcomere is inherently unstable which explains the sarcomere length inhomogeneities observed recently on myofibrils.
• Lignes de conduite pour la sécurité d'un site de stockage géologique de CO2
  
  • Bouc Olivier
  • Fabriol Hubert
  • Brosse Etienne
  • Kalaydjian François
  • Farret Régis
  • Gombert Ph.
  • Berest Pierre
  • Lagneau Vincent
  • Pereira Jean-Michel
  • Fen-Chong Teddy
  , 2011. Le stockage géologique de CO2 consiste à enfouir du dioxyde de carbone (CO2), en général d'origine anthropique, dans une roche réservoir qui peut l’accueillir en grandes quantités et le maintenir durablement isolé de l’atmosphère, avec un impact minimal et acceptable sur la sécurité et la santé humaine, les ressources du sous-sol et l'environnement. La Commission Européenne a publié le 23 avril 2009 une directive créant un cadre juridique pour « le stockage géologique, en toute sécurité pour l’environnement, du dioxyde de carbone afin de contribuer à la lutte contre le changement climatique ». Elle a été transcrite en droit national via la loi Grenelle II (loi 2010-788), l'ordonnance 2010-1232 et le décret 2011-1411. Afin de compléter ces dispositions réglementaires, l'administration souhaite établir une circulaire précisant les principales attentes en matière de démonstration de sécurité d'un stockage géologique de CO2. Par courrier en date du 27 octobre 2010, les Directeurs Généraux de la Prévention des Risques et de l'Energie et du Climat (Ministère de l’Ecologie, de l’Energie, du Développement Durable, des Transports et du Logement) ont sollicité la création d'un Groupe de Travail constitué d'établissements publics : ce groupe rassemble, sous la conduite du BRGM, l'IFP Energies Nouvelles, l'INERIS, Mines ParisTech, l'Ecole des Ponts ParisTech, l'IFSTTAR et le Laboratoire de Mécanique des Solides de l'Ecole Polytechnique. Il a été chargé de rédiger le présent guide, qui propose des lignes de conduite pour la sécurité d'un site de stockage géologique de CO2 et a pour vocation de fournir l'argumentation technique justifiant la position de l'administration. Ce guide commence par rappeler les objectifs du stockage géologique de CO2, les différentes formes de stockage et les perspectives en France. Il résume les éléments théoriques relatifs à l'évolution d'un stockage dans le temps. Il présente les différentes étapes de la vie d'un stockage, depuis la synthèse régionale jusqu'à l'évolution à long terme, avec les jalons opérationnels et administratifs qui y sont associés. Dans un second temps, le guide détaille les composants d'un stockage : objets géologiques, puits, installations de surface, fluide injecté ; et il détermine les limites d'un complexe de stockage. Puis il définit les cinq fonctions de sécurité auxquelles doit répondre un stockage : − FS-1 : Assurer le confinement, dans une partie spécifiée du sous-sol, du fluide injecté ; − FS-2 : Prévenir un relâchement, massif ou diffus, de gaz à la surface du sol ou en proche surface susceptible d’affecter la santé des travailleurs et du public ; − FS-3 : Prévenir un déplacement de fluides ou de substances dissoutes susceptible d’effets indésirables sur l’écosystème ou les ressources, notamment en eau potable ; − FS-4 : Limiter les perturbations d’ordre mécanique, hydraulique et chimique apportées aux formations géologiques à l’échelle régionale ; − FS-5 : Favoriser l’évolution vers une situation de stabilité à long terme. Il souligne les principales qualités techniques attendues pour les remplir. Un troisième chapitre présente les principes de la gestion de la sécurité d'un stockage de CO2, qui doivent être appliqués au vu des conditions spécifiques au site. La sécurité dépend en premier lieu des caractéristiques naturelles du site choisi. Elle repose sur une démarche itérative, visant à cumuler les mesures de maîtrise du risque, et qui répète successivement les mêmes étapes : acquisition de connaissances, identification des scénarios d'évolution potentielle (en distinguant évolution normale ou altérée), analyse et évaluation des risques, mise en place de mesures de prévention, surveillance et mise en œuvre de mesures correctives si nécessaire. Ce processus s'appuie sur le retour d'expérience et doit en retour y contribuer. L'analyse des risques s'appuie sur la simulation numérique, par la création de modèles statiques et dynamiques pour étudier les comportements possibles du stockage. Elle intègre une gestion rigoureuse des incertitudes. Le processus de gestion des risques doit aboutir à un niveau de confiance suffisant dans la démonstration que le CO2 restera confiné en toute sécurité à long terme. Ceci constitue une condition nécessaire pour procéder au transfert de responsabilité à l’État, évaluée sur la base de trois conditions : conformité entre modèles et observations, absence de fuite détectable et évolution vers la stabilité à long terme. Dans ce chapitre, le guide propose un tableau des phénomènes majeurs à prendre en compte dans les scénarios d'évolution, et met en avant des dispositions ou modalités d'étude particulières pour certains scénarios de risque. Le quatrième chapitre décline ces principes de sécurité aux différentes étapes de l'évolution d'un stockage. En guise de conclusion, le chapitre 5 fait la synthèse des recommandations émises dans ce guide : principes directeurs et dispositions techniques en ce qui concerne, notamment : - les caractéristiques géologiques ; - la qualité du flux de CO2 injecté ; - la pression maximale ; - les puits ; - les dispositifs de surveillance. Il souligne également le besoin d’une communication régulière et transparente de l’exploitant envers l’administration et les différentes parties prenantes. Enfin, un glossaire définit les principaux termes techniques employés.
• Gestural auditory and visual interactive platform
  
  • Caramiaux Baptiste
  • Fdili Alaoui Sarah
  • Bouchara Tifanie
  • Parseihian Gaétan
  • Rébillat Marc
  , 2011, pp.69. This paper introduces GAVIP, an interactive and immersive platform allowing for audio-visual virtual objects to be controlled in real-time by physical gestures and with a high degree of intermodal coherency. The focus is particularly put on two scenarios exploring the interaction between a user and the audio, visual, and spatial synthesis of a virtual world. This platform can be seen as an extended virtual musical instrument that allows an interaction with three modalities: the audio, visual and spatial modality. Intermodal coherency is thus of particular importance in this context. Possibilities and limitations offered by the two developed scenarios are discussed and future work presented.
• Development of empirical potentials for sodium borosilicate glass systems
  
  • Kieu Le-Hai
  • Delaye Jean-Marc
  • Cormier Laurent
  • Stolz Claude
  Journal of Non-Crystalline Solids, Elsevier, 2011, 357 (18), pp.3313-3321. New parameter values are proposed for the empirical potentials used to describe SiO2-B2O3-Na2O alkali borosilicate glass systems. They are based on Buckingham potentials, but include dependence between the fitting parameters and the glass chemical composition to improve the representation of the complex environment around the boron atoms. In particular, the boron anomaly (observed when the [Na2O]/[B2O3] ratio varies) is correctly reproduced. The structural and mechanical properties of a wide range of glass compositions and of reedmergnerite crystals are correctly simulated: bond distances, mean angles, densities, elastic moduli. The deviations from the experimental values are small. (10.1016/j.jnoncrysol.2011.05.024)
  DOI : 10.1016/j.jnoncrysol.2011.05.024
• Experimental and theoretical investigation of magnetorheological elastomers
  
  • Danas Kostas
  • Kankanala Sunny
  • Triantafyllidis Nicolas
  , 2011, pp.1-5. Magnetorheological elastomers (MREs) are ferromagnetic particle impregnated elastomers whose me- chanical properties are altered by the application of external magnetic fields. Due to their magne- toelastic coupling response, MREs are finding an increasing number of engineering applications. The objective of this work is (a) the experimental study of transversely isotropic MREs (i.e., particles form chains along a certain direction) that are subjected to prestressing and arbitrary magnetic fields and (b) the continuum modeling of these materials using transversely isotropic energy functions.
• Réverbérations d'ondes et frottement
  
  • Putelat Thibaut
  • Willis John
  • Dawes Jonathan H. P.
  , 2011. Nous proposons qu'une origine possible de glissement saccadé et erratique de couches élastiques cisaillées l'une contre l'autre est associée à la réverbération des ondes qui rayonnent et se réfléchissent aux niveaux des interfaces en frottement solide. Dans le cadre des lois de frottement à variable interne, nous montrons que la dynamique du glissement interfacial est déterminée par un système différentiel avec délai correspondant au temps caractéristique des réverbérations fixé par l'épaisseur des couches. La stabilité du glissement stationnaire et des solutions périodiques est analysée.
• Failure of elasto-plastic porous materials due to void shape effects and void growth
  
  • Danas Kostas
  • Ponte Castañeda P.
  , 2011, pp.1-4. This work makes use of the recently proposed second-order nonlinear homogenization model (SOM) for (visco)plastic porous materials to study the influence of the Lode parameter and the stress triaxiality on the failure of metallic materials. This model is based on the "second-order" or "generalized secant" homogenization method and is capable of handling general "ellipsoidal" void shapes (i.e., particulate microstructures with more general orthotropic overall anisotropy) and general three-dimensional loading conditions.
• Observation des micromécanismes de déformation et d'endommagement des argilites sous sollicitation hydrique
  
  • Wang Linlin
  • Halphen Bernard
  • Bornert Michel
  • Pouya Ahmad
  • Yang Diansen
  • Heripre Eva
  • Chanchole S.
  , 2011. La déformation et l'endommagement des argilites sous sollicitation hydrique sont observés au MEB environnemental. La déformation est mesurée par corrélation d'images à l'échelle micrométrique des zones argileuses entre les grains carbonatés et de quartz et révèle un couplage hydromécanique complexe. On montre l'apparition d'une déformation irréversible lors d'un cycle hydrique, ainsi qu'un endommagement sous la forme d'un réseau de microfissures localisées dans la phase argileuse ou aux interfaces grain-matrice, dont la morphologie dépend de la vitesse et du sens du chargement hydrique.
• Étude expérimentale du comportement viscoplastique d'un polycristal de sel-gemme synthétique
  
  • Bourcier Mathieu
  • Dimanov Alexandre
  • Héripré Eva
  • Bornert Michel
  • Ludwig Wolfgang
  • Raphanel Jean
  , 2011. Nous présentons les résultats expérimentaux à différentes échelles obtenus sur un polycristal de NaCl synthétique : essais de compression uniaxiale, couplés à des mesures de champs cinématiques, obtenus par corrélation d'images numériques acquises in-situ, sous MEB. Différents mécanismes de déformation plastique sont observés, glissement intracristallin mais aussi glissement aux interfaces. Une étude 3D par tomographie RX complète les mesures de surface.
• Irradiation assisted stress corrosion cracking of stainless steels in a PWR environment (A combined approach)
  
  • Le Millier Morgane
  • Calonne Olivier
  • Crépin Jérôme
  • Duhamel Cecilie
  • Gaslain Fabrice
  • Heripre Eva
  • Toader Ovidiu
  • Vidalenc Y.
  , 2011, pp.1293-1307. This work deals with the study of the irradiation assisted stress corrosion cracking. The purpose is to improve the understanding of irradiation effects on the mechanical behaviour of internal stainless steel structures in PWR environment. The aim is to identify the physical mechanisms responsible for plasticity and damage in relation with the microstructure heterogeneities and to separate the effects induced by the chemical environment to those due to mechanical loading and irradiation. Proton-irradiations are performed in the Michigan Ion Beam Laboratory. Slow Strain Rate Tensile tests are performed both in PWR primary water and under inert atmosphere to study the deformation mechanisms of irradiated samples and their coupling with the environment. To correlate cracking to microstructure, full field analysis are performed, at a microscale, by SEM digital imaging correlation technique coupled with EBSD cartography of the grain orientations after irradiation. Moreover, cracking features are characterized using SEM and TEM. (10.1007/978-3-319-48760-1_79)
  DOI : 10.1007/978-3-319-48760-1_79
• Monitoring micrometer-scale collagen organization in rat-tail tendon upon mechanical strain using second harmonic microscopy.
  
  • Goulam Houssen Yannick
  • Gusachenko Ivan
  • Schanne-Klein Marie-Claire
  • Allain Jean-Marc
  Journal of Biomechanics, Elsevier, 2011, 44 (11), pp.2047-52. We continuously monitored the microstructure of a rat-tail tendon during stretch/relaxation cycles. To that purpose, we implemented a new biomechanical device that combined SHG imaging and mechanical testing modalities. This multi-scale experimental device enabled simultaneous visualization of the collagen crimp morphology at the micrometer scale and measurement of macroscopic strain-stress response. We gradually increased the ultimate strain of the cycles and showed that preconditioning mostly occurs in the first stretching. This is accompanied by an increase of the crimp period in the SHG image. Our results indicate that preconditioning is due to a sliding of microstructures at the scale of a few fibrils and smaller, that changes the resting length of the fascicle. This sliding can reverse on long time scales. These results provide a proof of concept that continuous SHG imaging performed simultaneously with mechanical assay allows analysis of the relationship between macroscopic response and microscopic structure of tissues. (10.1016/j.jbiomech.2011.05.009)
  DOI : 10.1016/j.jbiomech.2011.05.009