ZAŘÍZENÍ PRO DVOJOSÉ TAHOVÉ ZKOUŠKY MĚKKÝCH TKÁNÍ

EXPERIMENTAL EQUIPMENT FOR BIAXIAL TENSION TESTING OF SOFT TISSUES

conference paper

Czech

Měkké tkáně, mezi které patří tkáně cévní stěny, vykazují nelineární anizotropní závislosti mezi napětím a přetvořením. Pokud pro popis těchto závislostí použijeme ortotropní hyperelastické konstitutivní vztahy a pokud budeme jejich parametry určovat pomocí jednoosé tahové zkoušky, pak může docházet ke značným chybám při modelování víceosé napjatosti. Jednoosá tahová zkouška měkkých tkání neposkytuje plnohodnotné vztahy mezi složkami napětí a přetvoření a pro úplný popis těchto vztahů je nutné realizovat dvojosou tahovou zkoušku. Tepny jsou v organismu zatíženy vnitřním tlakem od krve, podélným protažením a také se v nich vyskytuje zbytková napjatost. Z charakteru zatížení a s předpokladem, že tloušťka stěny tepny je výrazně menší než průměr tepny, lze považovat napjatost ve stěně za přibližně rovinnou. Deformačně napěťové závislosti při rovinné napjatosti lze určit několika typy experimentů. Prvním typem je zatížení vzorku tepny vnitřním tlakem, přičemž se měří axiální síla a změna průměru tepny. Druhý typ, který je popsán v tomto příspěvku je dvojosá tahová zkouška, která mimo jiné dovoluje testovat i jednotlivé vrstvy tepny, jako je media nebo adventitia.

Relationships between stress and strain components are nonlinear anisotropic of soft tissues. Orthotropic hyperelastic konstitutive equationss are used for describing these properties. Uniaxial stress state experiments cannot provide the full relationships between stress and strain components and therefore the evaluated mechanical parameters are not correct. The artery wall consists of several layers and each of them is stiffened by various types of fibers. The artery wall is loaded by blood pressure, circumferencial prestress and axial stretching, and hence the stress state is approximately planar. Therefore it is necessary to use appropriate type of test for experimental determination of constitutive parameters. We can use either a cylindrical specimen of the whole artery which is fixed on both ends and loaded by internal pressure or we can use a planar specimen of artery which is loaded in two orthogonal directions. The advantages of second type are that we can obtain arbitrary dependencies between stress and strains for both directions and possibility of testing of particular layers (media, adventitia). This paper presents a structural design of this equipment for biaxial testing of soft tissues and an analysis of the test types necessary for a credible identification of constitutive relations and their parameters.

Biaxial test, artery, strain energy density function

Biaxial test, artery, strain energy density function

ZEMÁNEK, M., BURŠA, J.

2005

29. 3. 2005

Hrotovice

80-214-2373-0

7th International Scientific Conference Applied Mechanics 2005

84

84

1