Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
L’être humain n’est pas naturellement constitué pour subir les sollicitations extrêmes de certains moyens de transport modernes, tels que la voiture, le train ou encore l’avion. Des système de protection « artificiels » prennent alors le relais du corps et tente de protèger toute partie de ce corps humain exposé en cas d’accident. Cet article dresse une présentation des systèmes biomécaniques appliqués à la sécurité dans les moyens de transport. Une modélisation par éléments finis de la tête humaine est présentée ; elle permet de comprendre ses mécanismes de lésions et ses limites de tolérance. Les applications aux systèmes de protection, tels que le casque de motocycliste et le pare-brise d’automobile, sont ensuite détaillées. Puis, d’autres applications sont également abordées, dans des domaines aussi variés que la protection de l’enfant, la balistique ou encore la médecine légale.
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The human being is not naturally constituted in such a way that it can withstand the extreme stresses of certain modern transportation means such as the car, train or plane. "Artificial" protection systems take over the body and attempt to protect it in every way when exposed to an accident. This article presents the biomechanical systems applied to safety in transportation means. A modeling by finite elements of the human head is presented; it allows for the understanding of injury mechanisms and their tolerance limits. The applications to protection systems, such as the motorcyclist helmet and the car windshield are then detailed. Other applications are also dealt with in domains as varied as child protection, ballistics or forensics.
Auteur(s)
INTRODUCTION
L'étude des systèmes biomécaniques, tel l'ensemble tête-cou, contribue à améliorer la sécurité dans les moyens de transport. En effet, les outils développés par cette discipline, que ce soit des prototypes physiques ou des modèles numériques par éléments finis, sont autant de moyens de déterminer la réponse dynamique du corps humain en cas de sollicitations extrêmes. Ces outils constituent également de précieuses aides à la conception, la validation, l'évaluation et l'optimisation des systèmes de protection.
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Mécanismes de lésions et limites de tolérance de la tête humaine
En anglais
2. Modélisation par éléments finis de la tête humaine
Le modèle numérique par éléments finis de la tête humaine utilisé dans cette étude est celui développé au sein de l'université de Strasbourg, et plus particulièrement, à l'Institut de mécanique des fluides et des solides, unité mixte de recherche 7507 [1]. Il comporte les principaux composants anatomiques de la tête humaine, à savoir le scalp, la boîte crânienne et le massif facial, l'interface entre le cerveau et le crâne composée des méninges (dure-mère, arachnoïde et pie-mère), de vaisseaux sanguins et de liquide céphalo-rachidien, le cerveau et le cervelet, la faux du cerveau et la tente du cervelet. Le scalp est le nom donné à la peau qui recouvre la tête. Il est également connu sous l'appellation de « cuir chevelu ». Les méninges sont des membranes que l'on trouve entre le cerveau et le crâne. Elles sont au nombre de trois et leurs fonctions sont diverses. La dure-mère est directement collée sur la face interne du crâne. La pie-mère est en contact direct avec la face externe du cerveau. Quant à l'arachnoïde, elle se trouve entre le cerveau et le crâne. La dure-mère plonge dans le cerveau à deux endroits. D'une part, elle permet de séparer les deux hémisphères cérébraux, et d'autre part, elle isole le cerveau du cervelet. Ces deux incursions de la dure-mère dans le cerveau se nomment respectivement la « faux » et la « tente » du fait de leur forme particulière. Enfin, l'ensemble du contenu de la boîte crânienne baigne dans un liquide principalement constitué d'eau et de sels minéraux. Ce liquide est connu sous le nom de liquide céphalo-rachidien ou encore liquide cérébro-spinal. Il est sécrété au sein même du cerveau, dans des cavités appelées « ventricules », de manière à conserver, dans la boîte crânienne, une pression constante. Ces différents composants anatomiques de la tête humaine, sont en grande partie illustrés en figure 1.
Les caractéristiques...
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Modélisation par éléments finis de la tête humaine
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BAUMGARTNER (D.), WILLINGER (R.) - Human head tolerance limits to specific injury mechanisms inferred from real world accident numerical reconstruction. - Revue Européenne des Éléments Finis, vol. 14, n o 4-5, p. 421-444 (2005).
-
(2) - YOGONANDAN (N.), PINTAR (F.A.), SANCES (A.), WALSH (P.R.) , EWING (C.L.), SNYDER (T.), SNYDER (R.G.) - Biomechanics of skull fracture. - Proceedings of the 1994 Head Injury Symposium Washington DC, USA, p. 227-236 (1994).
-
(3) - TROSSEILLE (X.) - Contribution à la recherche d'une alternative au critère de tolérance cérébrale (HIC) dans un environnement automobile. - Thèse de Doctorat ENSAM, Paris (1992).
-
(4) - NAHUM (A.M.), SMITH (R.), WARD (C.C.) - Intracranial pressure dynamics during head impact. - Proceedings of the 1977 STAPP Car Crash Conference, p. 339-366 (1977).
-
(5) - NAKAHIRA (Y.), FURUKAWA (K.), NIIMI (H.), ISHIHARA (T.) , MIKI (K.), MATSUOKA (F.) - A combined evaluation method and modified maximum likelihood method for injury risk curves. - Proceedings of the 2000 IRCOBI Conference,...
ANNEXES
Suite de logiciels de simulation numérique Altair Hyperworks commercialisée par la société Altair Engeneering France, 2 avenue de la Renaissance, 92184 ANTONY CEDEX, France.
HAUT DE PAGE
BS 6658 - 1985 - British Standard Specification for Protective Helmets for Vehicle Users - -
HAUT DE PAGE3.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Suite de logiciels de simulation numérique Altair Hyperworks Altair Engeneering France, 2 avenue de la Renaissance, 92184 ANTONY CEDEX, France.
HAUT DE PAGE3.2 Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
École nationale supérieure de physique de Strasbourg...
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