Modelisation du couplage mecanique tete humaine-casque de protection en situation d'impact. Proposition d'une nouvelle tete de mannequin

par THIERRY GUIMBERTEAU

Thèse de doctorat en Sciences médicales

Sous la direction de Rémy Willinger.

Soutenue en 1998

à Strasbourg 1 .

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  • Résumé

    La presente etude a trait au segment cephalique et s'interesse plus particulierement a la description du comportement dynamique de la tete humaine en situation de choc par la modelisation physique et mathematique du crane et de son contenu. Une part importante de cette recherche s'interesse egalement a la modelisation mathematique des casques de protection dans le but de leur optimisation. L'analyse vibratoire de la tete a permis dans un premier temps de determiner les parametres mecaniques tels que la raideur et l'amortissement de la liaison cerveau - crane. Les resultats extraits de ces experiences ainsi qu'une reflexion sur les differents mecanismes de lesion cranio - cerebrales ont conduit au developpement d'un nouveau prototype de tete de mannequin plus biofidele puisqu'il permet de reproduire et de mesurer les accelerations et les mouvements relatifs cerveau - crane selon cinq degres de liberte (trois rotations et deux translations). Nous avons ainsi elabore dans un premier temps un modele elements finis du nouveau prototype avant de passer a sa realisation pratique. Des tests d'impacts tete casquee ou non ont permis de valider le modele theorique et d'etudier la reponse de la tete du point de vue des parametres lesionnels tels que les accelerations lineaires et angulaires du crane et du cerveau ou de leurs accelerations relatives. Ce nouveau concept de tete bimasse a permis de mettre en exergue l'importance de la modelisation de la tete sur la reponse dynamique de la structure impactee ; un fait qu'il est important de prendre en consideration lors de l'analyse de l'agressivite d'une structure. Pour voir comment une modelisation differente de la tete pouvait intervenir dans le processus d'optimisation des casques de protection, nous avons propose un modele a parametres localises de casque elabore a partir d'une caracterisation dynamique de ses constituants et de leur interaction. L'approche proposee dans ce travail pourra ainsi deboucher sur l'etablissement de nouvelles procedures de tests normatifs des casques.


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Informations

  • Détails : 190 P.
  • Annexes : 107 REF.

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