Analyse biomécanique des interactions homme siège en environnement automobile. Modélisation par éléments finis du corps humain soumis à des vibrations verticales
Résumé
Le présent travail s'inscrit dans le projet Européen SCOOP (Seat Comfort Optimisation Procedure), dont l'objectif principal est la mise en place d'outils et de procédures permettant l'amélioration du confort vibratoire des sièges automobiles.
L'imposition de vibrations à l'ensemble du corps peut être source d'inconfort ou de dommage pour la santé, suivant l'amplitude, la fréquence et la durée d'exposition. L'amélioration du confort et de la protection contre des environnements vibratoires sévères passe par la compréhension du comportement du corps humain. En position assise, le corps humain soumis à des vibrations verticales est marqué par deux phénomènes de résonance principaux. Les déformations associées à ces résonances sont imparfaitement connues, mais elles concernent le bassin, le rachis, la tête ainsi que les masses abdominales. De nombreux modèles du corps humain ont été développés, mais ils atteignent rapidement leurs limites, et ils ne permettent pas une prédiction complète de la réponse du corps humain.
Nous proposons dans ce travail un modèle par éléments finis, volumique, adaptable en terme de posture et d'anthropométrie. Ce modèle a été développé sur la base d'un travail antérieur sur la modélisation du corps humain en configuration de choc automobile. Le maillage du modèle reprend le squelette du tronc, les viscères ainsi que les muscles des cuisses, des épaules de l'abdomen et du thorax. Les membres et la tête sont modélisés par des corps rigides articulés. Le paramétrage anthropométrique du modèle est réalisé par krigeage des nœuds du maillage. Le modèle est validé pour deux postures distinctes, l'une avec dossier, l'autre sans. De nombreuses réponses ont été simulées, et comparées à des résultats expérimentaux. Une étude de l'influence des paramètres posturaux et des paramètres mécaniques a été réalisée pour tenter de comprendre les phénomènes, et d'expliquer les disparités interindividuelles observées expérimentalement.
Ce modèle, dont la validation doit être éprouvée, peut d'ores et déjà être utilisé comme un outil prédictif d'une partie de la réponse du corps humain soumis à des vibrations verticales en position assise.
L'imposition de vibrations à l'ensemble du corps peut être source d'inconfort ou de dommage pour la santé, suivant l'amplitude, la fréquence et la durée d'exposition. L'amélioration du confort et de la protection contre des environnements vibratoires sévères passe par la compréhension du comportement du corps humain. En position assise, le corps humain soumis à des vibrations verticales est marqué par deux phénomènes de résonance principaux. Les déformations associées à ces résonances sont imparfaitement connues, mais elles concernent le bassin, le rachis, la tête ainsi que les masses abdominales. De nombreux modèles du corps humain ont été développés, mais ils atteignent rapidement leurs limites, et ils ne permettent pas une prédiction complète de la réponse du corps humain.
Nous proposons dans ce travail un modèle par éléments finis, volumique, adaptable en terme de posture et d'anthropométrie. Ce modèle a été développé sur la base d'un travail antérieur sur la modélisation du corps humain en configuration de choc automobile. Le maillage du modèle reprend le squelette du tronc, les viscères ainsi que les muscles des cuisses, des épaules de l'abdomen et du thorax. Les membres et la tête sont modélisés par des corps rigides articulés. Le paramétrage anthropométrique du modèle est réalisé par krigeage des nœuds du maillage. Le modèle est validé pour deux postures distinctes, l'une avec dossier, l'autre sans. De nombreuses réponses ont été simulées, et comparées à des résultats expérimentaux. Une étude de l'influence des paramètres posturaux et des paramètres mécaniques a été réalisée pour tenter de comprendre les phénomènes, et d'expliquer les disparités interindividuelles observées expérimentalement.
Ce modèle, dont la validation doit être éprouvée, peut d'ores et déjà être utilisé comme un outil prédictif d'une partie de la réponse du corps humain soumis à des vibrations verticales en position assise.