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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Modélisation par éléments finis de la tête humaine
En anglais
1. Contexte
Daniel BAUMGARTNER est maître de conférences à l′université de Strasbourg. Il est enseignant à l′École nationale supérieure de physique de Strasbourg où il est responsable de l’option Ingénierie et Sciences physiques du vivant. Il est également chercheur au sein de l’Institut de mécanique des fluides et des solides de Strasbourg.
Dans les moyens de transport modernes que sont l′automobile, le train, l'avion, ou encore les deux roues comme la motocyclette ou la bicyclette, le corps humain peut être soumis à des sollicitations extrêmes pour lesquelles l′évolution ne l′a pas doté de systèmes de protection naturels. En effet, l′être humain n'est pas « naturellement » conçu ou adapté pour absorber plusieurs centaines de fois l′accélération de pesanteur, même appliquée durant quelques millisecondes seulement. Il est ainsi nécessaire de développer des systèmes de protection « artificiels » capables de protéger tout segment du corps humain potentiellement exposé en cas d'accident. C'est là la principale préoccupation de la sécurité, dite « passive », par opposition à la sécurité dite « active », dont le but est d'éviter tout accident. Dans ce contexte, les outils disponibles et développés par la biomécanique en générale, s'avèrent être d′excellents atouts pour atteindre cet objectif : mieux protéger le corps humain exposé à un traumatisme.
Le segment anatomique humain le plus souvent exposé et le plus critique en cas d'exposition est la tête. Une lésion à ce niveau de l'organisme implique presque inéluctablement une incidence sur d'autres segments, sur le fonctionnement de tel ou tel organe, voire sur le corps entier en mettant en jeu le pronostic vital. Il est par conséquent indispensable d'attacher une importance toute particulière à la protection de la tête et donc au développement de systèmes capables de réduire toute sollicitation jugée dangereuse pour celle-ci. Ainsi, airbags, casques et appuis-tête sont autant de systèmes contribuant largement à la réduction des lésions sur ce segment anatomique. Néanmoins, pour protéger et toujours mieux protéger, il est fondamental de connaître les critères vis-à-vis desquels il convient de protéger. Est-ce l'accélération à laquelle la tête est soumise...
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Contexte
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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