Caractérisation du sous-marinage chez l'occupant de véhicule en choc frontal

Investigation of car occupants submarining in frontal impacts

• Auteur / Autrice : Carole Luet
• Direction : Pascal Drazetic, Xavier Troseille
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 27/09/2013
• Etablissement(s) : Valenciennes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'automatique, de mécanique et d'informatique industrielles et humaines (Valenciennes, Nord ; 1994-...)
• Partenaire(s) de recherche : Pôle de recherche et d'enseignement supérieur (PRES) : Communauté d'universités et d'établissements Lille Nord de France (2009-2013)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Gagey
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Drazetic, Xavier Troseille, Sébastien Laporte, David Mitton, Jacques Faure, Philippe Petit
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sébastien Laporte, David Mitton

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Lésions et blessures (accidents de la route)

Automobiles -- Ceintures de sécurité

Cinématique

Mots clés libres

Sous-marinage

Choc frontal

Essais SHPM

Modèle éléments finis

Personnalisation

Submarining

Frontal impact

PMHS experiments

Finite element model

Personalization

Résumé

Le sous-marinage, apparaissant lorsque la ceinture pelvienne glisse au-dessus des épines iliaques antérosupérieures (E.I.A.S.) du bassin, est la cause principale des lésions abdominales sévères. Ce phénomène, conditionné par l’angle relatif entre la ceinture pelvienne et le bassin, est fortement lié à la cinématique du bassin au cours du choc. Cette dernière dépend des efforts et moments qui y sont appliqués, provenant principalement de la colonne lombaire, des hanches, du contact avec l’assise du siège ainsi que de la ceinture pelvienne. L’objectif est de caractériser le comportement de la population au regard du sousmarinage. Cela passe par l’identification des paramètres individuels influents sur le phénomène et par l’étude de leur distribution sur la population. Pour cela, neuf essais sur sujets humains post-mortem (S.H.P.M.) ont été effectués dans un environnement simplifié. Trois configurations de choc, chacune testée sur trois sujets, ont été définies. Les résultats ont ensuite servi de base pour la validation d’un modèle éléments finis d’être humain. Le modèle a été amélioré de façon globale vis-à-vis des corridors définis par les réponses S.H.P.M. et personnalisé au niveau de la géométrie, de la répartition des masses et du comportement de la colonne lombaire pour correspondre à chacun des neuf sujets. La personnalisation de ces paramètres a permis de reproduire les comportements observés en essais. Enfin, le modèle a été utilisé dans une étude numérique pour approfondir la compréhension de la cinématique du bassin, d’une part, et identifier les paramètres individuels influençant le sous-marinage, d’autre part. La répartition des masses, la raideur de la colonne lombaire et l’orientation initiale du bassin influencent l’apparition du sous-marinage. L’ouverture des ailes iliaques, la position des E.I.A.S par rapport au point H, la profondeur de l’échancrure iliaque et l’épaisseur des tissus entre le bassin et la ceinture jouent aussi un rôle.

Submarining occurs in frontal crashes when the lap belt slides over the anterior superior iliac spine (ASIS) and is the principal cause of AIS 3+ abdominal injuries. Submarining is the consequence of the pelvis kinematics relative to the lap belt, driven by the equilibrium of forces and moments applied to the pelvis. The four main components playing a role in the pelvis kinematics are the lumbar spine, the hips, the seat pan and the lap belt. The purpose is to characterize the population behavior regarding submarining. This requires to identify individual parameters having an effect on submarining and to examine their distribution among the population. A nine post-mortem human subject (PMHS) sled test campaign was carried out on a simplified environment. Three test configurations were defined. Each configuration was realized on three PMHS. The test results were used as reference data for a human finite element model validation. The model was improved to better fit the PMHS corridor responses and then personalized regarding the geometry, the mass distribution and the lumbar spine behavior to obtain nine models matching each PMHS. The personalized models responses were consistent with the PMHS ones. Finally, the human model was used in a numerical study. The numerical study was aimed at deepen the understanding of the pelvis kinematics on the one hand, and investigate the influence of several individual parameters on submarining on the other hand. The mass distribution, the lumbar spine stiffness and the initial pelvis orientation have revealed an influence on the submarining observation. The iliac wing angle, the position of the ASIS relative to the H-point, the iliac notch depth and the thickness of the soft tissues between the pelvis and the lap belt were also identified to have an effect on submarining.