Contribution à l'identification de lois matérielles de l'os du crâne humain en quasi-statique à partir d'expérimentations et de simulations numériques

Contribution to the constitutive laws of quasi-static human skull bone identification using experimentations and numerical simulations

• Auteur / Autrice : Christophe Delille
• Direction : Pascal Drazetic
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Valenciennes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Sciences -- Expériences

Cadavres

Crâne

Biomécanique

Mots clés libres

Lois de comportement

Résumé

Dans une première partie, des essais expérimentaux sur sujets cadavériques sont entrepris. 10 essais de compression sur crâne qui permettent la validation de modèles éléments finis et physique de tête sont réalisés. 92 essais sur éprouvettes osseuses prélevées sur boite crânienne humaine sont également accomplis. Les courbes effort/déplacement obtenues lors de ces essais servent de référence pour l'identification de lois de comportement de l'os du crâne. Dans un second temps, une méthode permettant d'identifier une loi de comportement de l'os du crâne est entreprise. La géométrie est reconstruite pour la simulation. La loi de comportement de l'os est identifiée par méthode inverse. Chaque crâne testé en compression est simulé numériquement. Le modèle éléments finis utilisé est reconstruit à partir de coupes IRM puis redimensionné pour se rapprocher du crâne réel. Ces simulations mettent en évidence l'importance d'utiliser des caractéristiques mécaniques élasto-plastiques.

In a first batch of works, post mortem human subjects experimental tests are performed. 10 quasi-static skull compressive tests are carried out in order to validate physical and finite element head models. 92 human skull bones specimens are tested. The Force/Displacement curves obtained with these tests are considered as reference for skull bones material characteristics identification. In the second part, a methodology is elaborated in order to identify skull bones material characteristics. Skull bone testing samples geometry is reconstructed for simulations. Bone characteristics are identified by inverse method. Each compressive tested skull is simulated numerically. The finite elements models used are reconstructed from scanners cuts then scaled in order to approach real skull. Skull numerical simulations show we must used elastic-plastic mechanical characteristics for the skull.