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Étude biomécanique des chutes à trottinette électrique

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Fournier, Marion (2022). Étude biomécanique des chutes à trottinette électrique. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La démocratisation des trottinettes électriques, comme nouveau mode de micromobilité en ville, a entraîné une hausse majeure du nombre de blessés. Les chutes individuelles sont courantes et la tête est fréquemment lésée lors des accidents. En parallèle, les casques restent très peu portés. La nouveauté de la pratique conduit à un manque de connaissance sur la cinématique et les conditions d’impact lors des accidents. Ainsi, l’objectif de ce travail est de simuler des chutes à trottinette électrique afin d’évaluer les conditions d’impact et les risques de blessures à la tête. Dans ce but, un modèle multicorps de chutes à trottinette contre un trottoir a été construit sur MADYMO puis validé à l’aide de chutes expérimentales utilisant un mannequin Hybrid III. Un modèle numérique de casque a été intégré en se basant sur des propriétés de contact déterminées expérimentalement. À partir d’un plan d’expérience, il a été déterminé l’effet des conditions de chute (vitesse initiale, orientation de l’obstacle, type d’usager, inclinaison de la trottinette) et du port du casque sur la cinématique d’impact de la tête (vitesse et accélération d’impact) et sur les risques de blessures. Au total, 162 scénarios de chutes ont été simulés. Pour 62 % d’entre eux, la tête impacte le sol par l’avant (front ou visage). Les vitesses d’impact normale et tangentielle sont respectivement de 3,5 m/s et 4,8 m/s en moyenne. Le pic moyen d’accélération linéaire est de 571 g et celui d’accélération rotationnelle de 25 580 rad/s2. Presque 100 % des simulations identifient un risque de commotion cérébrale (pic d’accélération linéaire>82 g et pic d’accélération rotationnelle>6 383 rad/s2) et 90 % des simulations suggèrent des risques de blessures sévères à la tête (HIC>700). Pour des configurations d’impact précises, le port du casque réduit jusqu’à 76 % le pic d’accélération linéaire et jusqu’à 73 % celui d’accélération rotationnelle. Finalement, ce travail fournit des données préliminaires pour l’évaluation et la conception de dispositifs de protection.

Titre traduit

Biomechanical study of electric scooter falls

Résumé traduit

In the last few years, E-scooters have shown an increase of popularity as a form of micromobility transport in urban areas. However, E-scooter democratization has significantly increased the number of injured people. Individual falls are common, and the head is one of the most injured body parts in accidents. Meanwhile, the use of helmets remains very low. As E-scooters are a relatively new modality of transport, there is a lack of knowledge on the fall kinematics and impact conditions during crashes. The objective of this work is to simulate Escooter crashes to evaluate the head impact conditions and the risk of head injuries. A multibody model of E-scooter fall induced by the collision with a curb was built using the MADYMO software and was validated against an experimental E-scooter crash test performed with a Hybrid III dummy. A helmet model was included based on contact properties obtained experimentally. A design of experiment was performed to evaluate the effect of fall conditions (initial speed, orientation of the obstacle, size of user, E-scooter inclination) and the wearing of the helmet on the head impact kinematics (impact speed and acceleration) and on the risk of injury. A total of 162 crashes scenarios were simulated. In 62% of those, the head first hit the ground in the frontal and temporal zone. The average tangential and normal impact speeds were 3.5 m/s and 4.8 m/s respectively. The average peak linear acceleration was 571 g and the average peak rotational acceleration was 25 580 rad/s2. Nearly 100% of the simulations identify a risk of concussion (linear acceleration peak>82 g and rotational acceleration peak>6 383 rad/s2) and 90% of simulations suggest severe head injuries (HIC>700). For specific impact configurations, wearing a helmet reduces peak linear acceleration by up to 76% and peak rotational acceleration by up to 73%. Finally, this work provides preliminary data useful for the assessment and design of protective gears.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie, concentration en technologies de la santé". Comprend des références bibliographiques (pages 131-143).
Mots-clés libres: trottinette électrique, simulation multicorps, chute, conditions d’impact, blessure à la tête, casque
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Petit, Yvan
Codirecteur:
Codirecteur
Bailly, Nicolas
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 23 juin 2022 17:31
Dernière modification: 23 juin 2022 17:31
URI: https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3026

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