Étude dans le domaine temporel de la propagation d'ondes élastiques en milieux stratifiés : modélisation de la réponse du thorax à un impact
Institution:
Paris 12Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The purpose of this work is to characterize theoretically the response of the thorax under a very short mechanical loading of duration about 100 microseconds. The thorax is modeled hy an elastic layered medium. Responses to dynamic point loads are calculated by means of the Cagniard-de Hoop method which yields exact analytical solutions in the time domain. Some details on the method and its implementation for 3-D problems are provided. This works compiles theoretical developments connected to the method and original examnples of its application. Results are concerned with: i) the influence of the properties of the interface between the thoracic wall and the lung on wave propagation; and ii) the influence of the duration of the loading on the thorax's response. In addition, the response to a realistic impact corresponding the arrest of a projectile by a body armor is investigated with the fuite elemnent method.
Abstract FR:
L'objectif de ce travail est de caractériser, sur le plan théorique, la réponse du thorax soumis à un chargement mécanique très court (d'une durée de l'ordre de 100 microsecondes. Le thorax est modélisé par un milieu stratifié élastique. La réponse à un chargement ponctuel dynamique est obtenue avec la méthode de Cagniard-de Hoop qui fournit des solutions analytiques exactes dans le domaine temporel. La méthode et sa mise en oeuvre pour un problème 3-D sont détaillées. Le manuscrit rassemble des développements théoriques connexes à la méthode et des exemples d'application originaux. Les résultats concernent i) l'influence des propriétés de l'interface paroi thoracique-poumon sur la propagation des ondes; et ii) l'influence de la durée du chargement sur la réponse du thorax. Par ailleurs, la réponse à un choc réaliste résultant de l'arrêt d'un projectile par un gilet pare-balles est étudiée avec la méthode des éléments finis.