ESI oferuje modele numeryczne ciała człowieka, które mogą być wykorzystywane jako narzędzia w różnych dziedzinach badawczych z wykorzystaniem symulacji komputerowych. Model referencyjny pozwala na badanie ogólnej, ale zarazem realistycznej kinematyki człowieka i otrzymania podczas symulacji szukanych wartości biomechanicznych. Modele szczegółowe pozwalają na sprawdzenie lokalnej odpowiedzi układu biomechanicznego na działanie obciążenia, które jest trudne lub jest nie możliwe do analizy podczas testów eksperymentalnych.

Dzięki możliwości użycia zaawansowanych narzędzi modelowania, które mogą być udoskonalane przez użytkownika, można skutecznie budować prototypy układów biomechanicznych i przenosić ich wszystkie istotne rzeczywiste własności i ograniczenia do modeli komputerowych

1. Korzyści:

ESI oferuje dwie rodziny modeli człowieka: H-model przeznaczona do użytku komercyjnego i ROBBY do użytku akademickiego. Pakiety modeli składają się z 50-cio i 95-cio centylowych modeli mężczyzny, 5-cio centylowej kobiety i modeli dzieci. ESI oferuje także wersję modeli człowieka znaną pod nazwą HUMOS, budowaną i udoskonalaną przez Konsorcjum powołane przez Unię Europejską.

Rodzina modeli H-Model

Modelami referencyjnymi są "Human Articulated Rigid Body" (HARB), których nieodkształcalna zewnętrzna powłoka okrywa połączone przegubowo modele kości, które reprezentują odpowiednie segmenty ciała człowieka. Segmenty te są połączone ze sobą nieliniowo zmiennymi częściami, które reprezentują stawy u człowieka. Rzeczywiste własności ugięcia zewnętrznej powłoki modelu reprezentowane są za pomocą odpowiednich funkcji sztywności w kontaktach z elementami zewnętrznymi. Modele referencyjne w pełni pozwalają na badanie ogólnej kinematyki ciała człowieka przy obciążeniu dynamicznym i quasi-statycznym.

Rodzina modeli ROBBY

Szczegółowe i w pełni odkształcalne modele do analiz Metodą Elementów Skończonych są przygotowane dla głowy, szyi, klatki piersiowej, górnych i dolnych kończyn, brzucha, miednicy, barku, kolana i stawu skokowego człowieka. Zawierają one także kręgosłup z pełną ruchomością, narządy wewnętrzne, a także elementy 1D, które modelują aktywne i bierne działanie mięśni. Modele szczegółowe mogą zastępować moduły w modelu referencyjnym HARB, co pozwala skupić się na dokładnej analizie zachowania tylko wybranej części ciała.

2. Zastosowania:

Bezpieczeństwo

Model stopa/kolano

Symulacje komputerowe były przeprowadzone z użyciem modelu ROBBY2 HARB, któremu aby w pełni pokazać zalety modelowania modułowego dodano odkształcalny model stopa/kolano. To połączenie sztywnego i odkształcalnego modelu zostało poddane testowi typu sled, zderzeniu czołowemu z jednoczesnym obciążeniem stopy modelu. Wyniki symulacji udowadniają, że kosztowne modele odkształcalne części człowieka mogą być zastąpione przez nieodkształcalne, ale z pełnym zachowaniem ruchomości w połączeniach.

Model kręgosłupa z pełną ruchomością

Kręgosłup w pierwszej wersji modelu ROBBY, posiadał połączenia ruchome tylko z kończynami górnymi w odcinku szyjnym (2 połączenia) i z kończynami dolnymi w odcinku lędźwiowym (2 połączenia). Model kręgosłupa z pełną ruchomością jest zbudowany naprzemian z odpowiednio wyskalowanych połączeń przesuwnych (rozciąganie/ściskanie/ścinanie) i obrotowych (zginanie/wyginanie/skręcanie) pomiędzy każdym kręgiem kręgosłupa (12 połączeń przesuwnych i 12 obrotowych).

Wojskowość

Biomechanika ma ogromne zastosowanie w wojskowości do ratowania życia i zdrowia człowieka. Przykładami mogą być badania efektów użycia broni, badania wytrzymałości hełmów, uderzenia w klatkę piersiową, ochrona przed minami.

Ergonomia

Ergonomia zajmuje się określaniem warunków, przy których człowiek może wykonać pewne, specyficzne zadania. Ergonomia bada wykonalność zadania, a także komfort człowieka, na którego działa obciążenie podczas jego wykonywania. Model człowieka ROBBY HARB był używany przez ESI przy badaniach dla francuskiego wojska. Przykładem takiego użycia było badanie optymalnego napięcia mięśnia ramienia człowieka w pozycji równowagi, podczas prostego obciążenia statycznego.

Zastosowania medyczne

Modele człowieka mają duże zastosowanie w medycynie, przy wspomaganiu operacji organów wewnętrznych (operacje wątroby) i wstawianiu protez (stawu kolanowego lub jego chrząstki, stawu biodrowego)