Développement d'un outil numérique pour l'étude et l'analyse du choc piéton : approche hybride

Numerical tool development to investigate and analyse pedestrian impact : hybrid approach

• Auteur / Autrice : Sophie Chalandon
• Direction : Christian Brunet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du mouvement humain
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Genou -- Chirurgie

Simulation par calculateur hybride

Systèmes mécaniques articulés

Analyse numérique

Biomécanique

Résumé

La proportion de piétons blessés et tués est importante et a atteint 16% des accidents de la route, en France en 2006. Leur protection constitue un enjeu important tant au niveau de la recherche qu’au niveau industriel comme par exemple l’évaluation de l’agressivité des véhicules face au piéton. Actuellement, deux principaux outils numériques sont utilisés dans le domaine de la biomécanique du choc piéton : l’approche indéformable multicorps et l’approche déformable par éléments finis. Ces deux approches, si elles sont complémentaires, ne sont toutefois pas complètement adaptés à des fins industrielles et pourraient être optimisées dans ce sens. Notre objectif a donc porté sur la mise en place d’un outil numérique permettant de mesurer l’agressivité des véhicules. Le premier travail de recherche fut d’analyser ces deux approches existantes. D’une part, nous avons déterminé quels sont les aspects du choc piéton qui doivent être pris en compte dans le développement du nouveau modèle. D’autre part, nous avons évalué quels étaient les apports et limites de chaque approche dans un contexte industriel. Nous avons ensuite défini une troisième approche « hybride » correspondant à un modèle indéformable sous un code éléments finis. Il se base sur un modèle détaillé et reproduit la cinématique du genou qui est associée aux critères lésionnels. Il prédit le risque lésionnel intra-articulaire concernant les deux principaux ligaments touchés lors du choc piéton : le ligament collatéral médial et le ligament croisé antérieur. Enfin, le modèle a été testé dans différentes configurations d’accidents pour vérifier l’adaptabilité de notre modèle aux besoins de l’industriel.

In road accidents, pedestrian victims increase in France up to 16% in 2004. Pedestrian protection is a real stake in industrial and research context. For example, Automobile industry has to evaluate vehicle front end agressivity against pedestrian. In this way, this work is integrated to the Faurecia Innovation centre for vehicle front end conception. Currently, two main numerical approaches are used in the pedestrian impact biomechanical field: multibody rigid approach and deformable finite element approach. They are complementary but not enough adapted to an industrial context and so they could be optimized in this way. The aim of this work is to develop a numerical lower limb model to evaluate vehicle agressivity against pedestrians. The first step was to evaluate the two currently used approaches on two different stages. On the one hand, main features of pedestrian impact were determined to include them in the new model developement. On the other hand, limits and advantages are estimated for each approach in industrial context. So, a third approach called “hybrid” has been defined. It corresponds to a rigid model with finite element solving. The “Hybrid” model is derivate from on an existing deformable leg model and reproduces its kinematics and its injuries criteria in a lateral impact configuration. This model predicts the injury intra-articular risk of the two main ligaments injured in pedestrian accidents: the anterior cruciate ligament and the medial collateral ligament. Then, we have evaluated and validated this new model on concrete applications to check its adaptability to an industrial environment.