Antropomorphic test decive and total human model head and neck injury analysis based on experimental and numerical activity

The first aim of this study is to determine how good is the correlation between the Hybrid III ATD and the numerical model of it. This has been achieved by impacting a Hybrid III head-form with a 23.1 kg impactor at 1.428 m/s. Three different directions were selected for the impactor (x, y and z with respect to the static frame), and two different configuration for the neck stiffness. A second scenario was analysed: inverted drop tests of the 50th percentile Hybrid III Anthropomorphic Test Device (ATD) at three different heights (0.080 m, 0.16 m and 0.24 m) against first an horizontal plate, than 15° inclined. The kinematic data obtained was then compared to the finite element model of the Hybrid III head and neck. The second step of this thesis was to analyse the THUMS -Total Human Model for Safety- with particular attention to its head and neck behaviour. The study was focused to to find out if its good biofidelity could be useful in the study of crashworthiness situations as low speed frontal and side impact, and inverted drop tests.

La prima parte di questo lavoro è stata la ricerca di correlazione tra il modello reale di manichino Hybrid III e il corrispondente numerico. Per fare questo si sono effettuati test sperimentali sul manichino, i cui risultati sono poi stati confrontati con gli esiti delle simulazioni numeriche. La prima categoria di test è stata condotta facendo impattare un pendolo di 23.1 kg a una velocità di 1.428 m/s sulla testa dell'ATD in tre direzioni: frontale, laterale, dall'alto; la seconda categoria di test è stata effettuata sul manichino completo: test di caduta verticale a tre diverse altezze (0.08 m, 0.16 m e 0.24 m), contro una superficie prima orizzontale poi inclinata di 15°. I dati ottenuti dai test sperimentali sono stati confrontati con i risultati numerici grazie alla riproduzione in LS-DYNA degli scenari sperimentali. La seconda parte del lavoro ha riguardato l'analisi del modello di corpo umano THUMS -Total Human Model for Safety- di nuova generazione, con particolare attenzione al comportamento di collo e testa, come fatto per Hybrid III. L'analisi si è poi incentrata sulla ricerca di criteri di lesione che possono essere ritenuti validi nell'ambito della crashworthiness.