E31 Propriétés mécaniques de la cuticule

Topique

Cette même cuticule d'insecte, précisément celle qui établit déjà un autre modèle de cet assemblage basé sur une zone mécanosensorielle, l'émissivité thermique et un stockage élastique pour les battements d'ailes, constitue, de manière générale, un matériau composite hiérarchique unique, formé principalement de chitine et de protéines, dont les propriétés mécaniques varient énormément selon la région spécifique du corps de l'insecte.

Cette même région articulée de la cuticule est cependant souple et flexible, tandis que la même mandibule, les mêmes élytres et la même patte de ce même insecte peuvent être aussi rigides que l'os d'un vertébré équivalent. Le fait que cette région particulière de la cuticule de cet insecte soit encore plus proche de la mandibule ou de la patte implique que, par conséquent, la rigidité finale de cette région cuticulaire est également encore plus grande.

Cette variation finale de rigidité entre les différentes régions de la cuticule est contrôlée par le degré de sclérotisation spécifique de cette cuticule, la réticulation des protéines par une quinone et sa teneur finale en eau. Un degré de sclérotisation plus élevé dans une région donnée de la cuticule entraîne une rigidité finale plus importante pour cette région.

Ce même comportement viscoélastique de Kelvin-Voigt décrit la réponse amortie finale de la cuticule à une charge particulière : la cuticule n’est pas parfaitement élastique, comme le décrit un autre modèle de ce système concernant l’énergie élastique du battement d’ailes, mais dissipe une partie de cette énergie, ce qui lui permet d’absorber un impact particulier sur l’insecte.

Le critère de von Mises, quant à lui, prédit le début de la déformation permanente de cette cuticule lorsque la contrainte combinée finale sur la cuticule dépasse sa limite d’élasticité spécifique.

Ce modèle, grâce à son matériau composite hiérarchisé dont les propriétés mécaniques varient selon la région du corps d'où il provient, aboutit à une structure lamellaire finale de la cuticule, plissée et renforcée par une fibre de chitine spécifique. Il confère ainsi une résistance anisotrope finale optimisée pour chaque région de l'insecte. Un renforcement supplémentaire de cette structure lamellaire par une quantité encore plus importante de ces fibres de chitine accroît encore la résistance anisotrope finale de la cuticule de la région d'où provient le modèle.

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