Prise en compte et effets de la déformation initiale - LBMC

Titre du master
Prise en compte et effets de la déformation initiale dans tissus mous
de modèles humains
Titre du master en anglais
Simulation and effects of the initial strain in soft tissue in human
modeling
Lieu de travail principal
LBMC, Univ. Lyon 1 – Ifsttar. Site de Bron
Encadrants
Philippe Beillas, [email protected]
Contexte : Les modèles éléments finis (EF) de l’être humain tels que celui du GHBMC (www.ghbmc.com) sont
aujourd’hui capables de prédire la réponse externe du corps humain au choc dans de nombreuses conditions
pertinentes pour le choc automobile. Des modèles humains similaires existent aujourd’hui pour l’orthopédie ou
d’autres applications. Bien que ces modèles décrivent en détail l’anatomie humaine et le comportement des
matériaux, ils ne prennent typiquement pas en compte l’état mécanique initial du tissu en termes de prédéformation ou de précontrainte. Cet état initial peut être affecté par des conditions physiologiques (ex : pression
vasculaire affectant à la fois la raideur apparente et la déformation initiale, tension musculaire) ou les conditions
aux limites (plis autour de la peau d’une articulation, effets de la gravité sur les tissus mous). Cette absence de
prise en compte peut avoir des conséquences sur la prédiction de lésions à partir de valeur de déformation à
rupture obtenues lors d’essais matériau, ou sur la possibilité de simuler un mouvement articulaire avec une
grande amplitude de mouvement.
Objectifs : les travaux viseront à étudier les options disponibles dans le code de calcul LsDyna pour prendre en
compte les déformations ou contraintes initiales dans des tissus mou, puis à les mettre en place sur des exemples
et à évaluer leur effets sur la réponse. Les exemples pourront inclure la prise en compte de la pression vasculaire
dans un organe isole puis soumis au chargement (Helfenstein et al., 2015) ainsi que le changement de position
d’une articulation (ex : coude ou genou) pour une grande amplitude de mouvement. Les travaux utiliseront des
modèles existant du corps humain disponibles au laboratoire (ex : modèles adultes du GHBMC, modèle enfant du
projet PIPER, Beillas et al., 2015).
Profil du candidat : le stage s’adresse à un candidat avec une forte motivation pour la modélisation éléments
fini, la biomécanique et une grande curiosité scientifique. Le sujet est exploratoire et une thèse peut être
envisagée suite aux travaux de stage.
Références :
Beillas P., Giordano C., Alvarez V., Collot J., Kischt S., Kleiven S. (2015) Ongoing efforts on scalable child models,
associated tools and procedures in the PIPER project. 13th International Conference Protection of Children in Cars.
Dec 3-4, 2015, Munich. Germany
Helfenstein, C., J.-L. Gennisson, Tanter M., and Beillas P. (2015) Observation of the internal response of the kidney
during compressive loading using ultrafast ultrasonography. Journal of Biomechanics.
Helfenstein, C., Gennisson, J.-L. Tanter M., and Beillas P. (2015) Effects of Pressure on the Shear Modulus, Mass
and Thickness of the Perfused Porcine Kidney. Journal of Biomechanics 48, no. 1 (January 2, 2015): 30–37.
Mots-clefs :
Éléments finis, LsDyna, pré déformation, maillage, modèles humains, biomécanique