Analyse du comportement de l’abdomen lors d’un choc automobile pour l’amélioration de la biofidélité et de la prédiction des lésions abdominales par le mannequin de choc THOR

Abdomen Behaviour and Injury Mechanisms During a Crash : Definition of a New Injury Criterion Transferable to Anthropomorphic Test Devices

• Auteur / Autrice : Romain Desbats
• Direction : Philippe Vezin, François Bermond
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 23/05/2016
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biomécanique et Mécanique des Chocs
• Jury : Président / Présidente : Éric Jacquelin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier Trosseille, Sabine Compigne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Laporte, Philippe Viot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lésions et blessures

Abdomen

Mannequins d'essai

Biomécanique

Mots clés libres

Biomécanique des chocs

Mannequin

Abdomen

THOR

Blessures

Impact biomechanics

Dummy

Abdomen

THOR

Injury

Résumé

Les blessures de l'abdomen représentent une faible proportion (5%) des blessures lors d'accidents de la route mais elle augmente fortement pour les blessures sérieuses à sévères (16%). L'abdomen du mannequin THOR (Test Device for Human Occupant Restraint), destiné aux futures réglementations de choc frontal, nécessite des améliorations de sa biofidélité et un critère de blessure. Le travail présenté est en trois parties :Premièrement, les paramètres principaux de la réponse mécanique de l'abdomen du THOR et de Sujets Humain Post Mortem (SHPM) sous chargements impacteur et ceinture furent identifiés à l'aide d'un modèle mécanique simplifié. La comparaison des paramètres mécaniques du THOR et des SHPM a mis en évidence les changements nécessaires pour l'amélioration de la biofidélité. Il apparaît que la viscosité équivalente du THOR doit être augmentée d'un facteur 5 et que l'interaction avec la pièce bassin doit être modifiée du fait qu'elle augmentait la rigidité d'un facteur 8. Ces changements furent inclus dans le modèle Éléments Finis (EF) d'un abdomen prototype incluant des capteurs de pression APTS (Abdominal Pressure Twin Sensors) pour caractériser le chargement de l'abdomen.Deuxièmement, la réponse mécanique du prototype a été évaluée en simulations d'essais charriot, ce qui a montré que l'abdomen prototype a peu d'influence sur la cinématique globale du mannequin mais que la flexion du tronc peut faire augmenter la pression dans les APTS. Cela a mené à des recommandations supplémentaires au niveau de la conception de l'abdomen.Finalement, en vue de définir un critère de blessure pour l'abdomen, la pression des APTS a été corrélée aux blessures des organes décrites dans les études sur SHPM de la littérature ou prédites par le modèle EF humain THUMS

Abdominal injuries represent a small proportion (5%) of road crash injuries but their proportion increases considerably with regard to serious and severe injuries (16%). The abdomen of the Test device for Human Occupant Restraint (THOR), intended to be used in future frontal impact assessments, needs further developments regarding its biofidelity and injury criterion. The work performed in this thesis project was in three folds: Firstly, the main parameters of the THOR and Post Mortem Human Subjects (PMHS) abdomen responses under impactor and seatbelt loadings were identified using a lumped element model. The comparison between the THOR and the PMHS mechanical parameters highlighted desired changes for THOR abdomen biofidelity improvement. It was found that THOR material viscosity should be increased by 5 and that interaction with the pelvis flesh should be modified as it increased by 8 the abdomen stiffness. These changes were included in the Finite Element (FE) model of an existing abdomen prototype which is equipped with Abdominal Pressure Twin Sensors (APTS) to quantify the abdomen load. Secondly, the response of the prototype was evaluated in sled test simulations which showed that the prototype abdomen had little influence on the dummy overall kinematics but that the torso flexion could increase the pressure in the APTS. This led to additional recommendations regarding the abdomen design. Finally, for the abdominal injury criterion definition, the APTS pressure was correlated with organ injuries as reported in published PMHS tests or as predicted by THUMS human FE model