Modélisation mécanique et numérique du comportement des bustes féminins

Mechanical and numerical modeling of female breasts behaviour

• Auteur / Autrice : Guillaume Dufaye
• Direction : Abel Cherouat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Systèmes Mécaniques et Matériaux
• Date : Soutenance le 09/12/2014
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : IFTH (Institut Français du Textile et de l' Habillement)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Delaunay / ICD
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abel Cherouat, Fabrice Morestin, Redha Taiar, Houman Borouchaki, Patrick Chabrand, Zied Cheheb, Grégory Haugou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabrice Morestin, Redha Taiar

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Sein

Biomécanique

Mots clés libres

Biomécanique

Analyse

Sein

Numérique

Biomechanics

Analysis

Breast

Numerical

Résumé

La modélisation avancée du comportement réel des bustes féminins en statique ou en dynamique doit tenir compte des constituants biologiques du sein. La simulation numérique de la déformabilité de sein permettrait le développement de nouvelles techniques de confections pour la corsetterie ou de nouveaux appareillages médicaux, notamment pour le dépistage du cancer du sein. Dans cette étude, une approche expérimentale-simulation-optimisation prenant en compte les constituants (peau, graisse et glandes) responsables de la déformabilité du sein sous l’effet de la gravité est proposée. Pour cela, des modèles géométriques 3D ont été générés à partir d’images IRM afin de reconstruire les constituants internes. Des outils de maillages surfaciques et volumiques adaptatifs ont été utilisés pour les besoins des simulations éléments finis sur Comsol. Des essais expérimentaux de la déformabilité des bustes en statique et dynamique ont pu être réalisé à l’aide d’un système de scanner 3D par caméras et d’un banc spécifique d’inclinaison des bustes. Des modèles numériques des seins ont été confronté aux expérimentations et à la littérature afin d’identifier et d’optimiser par approche inverse les caractéristiques des seins

Advanced modeling of female bust behaviour in static or dynamic must consider the biological of each components of the breast. The numerical simulation of breast deformation enables the development of new techniques for confections corsetry or new medical devices, including screening for breast cancer. In this study, an experimental-simulation-optimization approach that takes into account the components (skin, fat and glands) responsible for the deformability of the breast under the gravity loading is proposed. Geometrical models were generated from MRI images for 3D reconstruction of internal components is used with using advanced adaptive mesh surface and volume for purposes of finite element simulations using Comsol Multiphysics. Experimental tests are developed using a 3D scanner cameras and a special gear for study the busts deformability in static and dynamic. Numerical hyperelastic models of Comsol Multiphysics FEA are using for breasts deformation to characterize and optimize with reverse approach the breast mechanical properties. Confrontation with experimental and literature results is proposed in order to demonstrate the efficiency of our approach