Diversas metodologias e tipos de ensaios mecânicos têm sido utilizados para o estudo das propriedades mecânicas de tecidos biológicos moles, tais como as artérias. O ambiente de carga a que uma artéria é submetida pode ser simulado in-vitro mediante testes de tração biaxial. Uma máquina de tração biaxial está sendo construída atualmente no Laboratório de Engenharia Ambiental e Biomédica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Para conduzir futuras pesquisas neste tipo de equipamento uma metodologia para a realização do teste e o processamento dos dados foi proposta e testada. Testes de tração biaxiais em aortas e subclávias suínas foram feitos para avaliar a metodologia. As amostras foram levadas até à ruptura nos ensaios. Curvas de tensão-deformação foram obtidas. O limite à ruptura e o limite elástico foram calculados. O modelo de Função de Energia de Deformação bidimensional para materiais hiperelásticos proposto por Fung e o modelo bicamada proposto por Holzapfel foram utilizados para realizar um ajuste dos dados experimentais. Um programa computacional foi implementado para o processamento dos dados e para estimar as constantes dos modelos matemáticos. Análises histológicas das amostras foram realizadas com o objetivo de estimar a média do conteúdo de colágeno e elastina no tecido. Resulta deste trabalho uma descrição de metodologia para caracterização de tecidos biológicos moles. / Several methods and types of mechanical tests have been used to study the mechanical properties of soft biological tissues such as arteries. The load environment that an artery is subjected can be simulated in vitro through biaxial tensile tests. A biaxial tensile machine is currently being built at the Laboratory of Biomedical and Environmental Engineering at the Polytechnic School of the University of São Paulo. To conduct further research on this kind of machine, a methodology for performing the test and data processing was proposed and tested. The biaxial tensile tests on aortas and subclavian porcine arteries were done to evaluate the methodology. The samples were tested up to the rupture. Stress-strain curves were obtained. The limit to rupture and the elastic limit were estimated. The two-dimensional model of strain energy function for hyperelastic materials proposed by Fung and the bilayer model proposed by Holzapfel were used to perform an adjustment of the experimental data. A computer program was implemented for data processing and to estimate the constants of the mathematical models. Histological analyses of the samples were performed in order to estimate the average content of collagen and elastin in the tissue. A description of the methodology for soft biological tissue characterization results from the present work.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-09-06T17:53:27Z No. of bitstreams: 1 144359.pdf: 1347545 bytes, checksum: 5d70aa4d9d8a8ed4ad2e04ce3d236964 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T17:53:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 144359.pdf: 1347545 bytes, checksum: 5d70aa4d9d8a8ed4ad2e04ce3d236964 (MD5) Previous issue date: 1976-09 / Através do método dos elementos finitos, analisa-se o comportamento não-linear de problemas de grandes deformações e plasticidade. Tanto para a formulação Lagrangeana como para a Euleriana, aproxima-se o contínuo por elementos isoparamétricos quadráticos, e a análise de estado plano de tensão e deformação, e de sólidos de revolução é efetuada. Para a solução de problemas de estruturas de superfície, como placas e cascas, degenerou-se elementos tridimensionais quadráticos obtendo-se com este procedimento resultados bastantes satisfatórios. As soluções de vários exemplos são discutidas e comparadas, e algumas conclusões apresentadas. / Through the finite element method, the non-linear behavior of problems involving large deformation and plasticity is analysed. Both for Lagrangian and Eulerian formulation, the continuous is approximated by quadratic isoparametric elements, and the analysis of plane stress, plane strain and revolution solids is effected. For the solution of surface structural problems, such as plates and shells, quadratic tridimensional elements were degenerated and quite satisfactory results were obtained with this procedure. The solutions to various examples are discussed and compared, and certain conclusions are presented.

Diversas metodologias e tipos de ensaios mecânicos têm sido utilizados para o estudo das propriedades mecânicas de tecidos biológicos moles, tais como as artérias. O ambiente de carga a que uma artéria é submetida pode ser simulado in-vitro mediante testes de tração biaxial. Uma máquina de tração biaxial está sendo construída atualmente no Laboratório de Engenharia Ambiental e Biomédica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Para conduzir futuras pesquisas neste tipo de equipamento uma metodologia para a realização do teste e o processamento dos dados foi proposta e testada. Testes de tração biaxiais em aortas e subclávias suínas foram feitos para avaliar a metodologia. As amostras foram levadas até à ruptura nos ensaios. Curvas de tensão-deformação foram obtidas. O limite à ruptura e o limite elástico foram calculados. O modelo de Função de Energia de Deformação bidimensional para materiais hiperelásticos proposto por Fung e o modelo bicamada proposto por Holzapfel foram utilizados para realizar um ajuste dos dados experimentais. Um programa computacional foi implementado para o processamento dos dados e para estimar as constantes dos modelos matemáticos. Análises histológicas das amostras foram realizadas com o objetivo de estimar a média do conteúdo de colágeno e elastina no tecido. Resulta deste trabalho uma descrição de metodologia para caracterização de tecidos biológicos moles. / Several methods and types of mechanical tests have been used to study the mechanical properties of soft biological tissues such as arteries. The load environment that an artery is subjected can be simulated in vitro through biaxial tensile tests. A biaxial tensile machine is currently being built at the Laboratory of Biomedical and Environmental Engineering at the Polytechnic School of the University of São Paulo. To conduct further research on this kind of machine, a methodology for performing the test and data processing was proposed and tested. The biaxial tensile tests on aortas and subclavian porcine arteries were done to evaluate the methodology. The samples were tested up to the rupture. Stress-strain curves were obtained. The limit to rupture and the elastic limit were estimated. The two-dimensional model of strain energy function for hyperelastic materials proposed by Fung and the bilayer model proposed by Holzapfel were used to perform an adjustment of the experimental data. A computer program was implemented for data processing and to estimate the constants of the mathematical models. Histological analyses of the samples were performed in order to estimate the average content of collagen and elastin in the tissue. A description of the methodology for soft biological tissue characterization results from the present work.