Medico

Desarrollo de una metodología para el análisis de atropello de peatones utilizando
modelos de elementos finitos del cuerpo humano.

Resumen

Los peatones son los usuarios más vulnerables de las vías públicas, y su interacción con la geometría y
rigidez del vehículo que les atropella es decisiva en la aparición o no de lesiones. Este artículo analiza
estos accidentes mediante el análisis dedos modelos de atropello con diferentes vehículos (turismo y
todoterreno) en un escenario de atropello típico utilizando una metodología combinada multibodyelementos finitos, que usa técnicas multibody en el vehículo y de elementos finitos para el peatón.
En estos modelos se analizan las cinemáticas del peatón así como las lesiones que aparecen en ambos
casos mostrando las diferentesprioridades en protección de peatones que se deben tener en cuenta en
el desarrollo de futuros vehículos más seguros para este colectivo.

Palabras Clave: Biomecánica, Peatones, Elementos Finitos, Cuerpo Humano.

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Introducción.

Los peatones son los usuarios más vulnerables de las vías públicas (European
Commission 2004), y su interacción con la geometría y rigidez del vehículo que lesatropella es decisiva en la aparición o no de lesiones, (Higuchi 1991 y Linder 2004).
Estas lesiones suelen concentrarse, atendiendo a su frecuencia y severidad, en la
piernas y en la cabeza del peatón (Carter 2005a, Martínez 2006 y Mizuno 2003). Las
lesiones de piernas están causadas por el impacto directo del vehículo sobre ellas,
mientras que las de la cabeza son el resultado de dónde y con quévelocidad se ve
proyectada la cabeza del peatón contra el vehículo.

Este artículo analiza los atropellos de peatón utilizando una metodología combinada
multibody-elementos finitos que utiliza técnicas multibody para el desarrollo del vehículo
y de elementos finitos para el peatón. La técnica se aplica a dos modelos de atropello
en un escenario típico de estos accidentes, con un vehículoturismo y con otro del tipo
todo terreno.

En estos modelos no sólo se analiza la cinemática del peatón, sino también las lesiones
que aparecen en las piernas por el impacto directo del vehículo, así como, las
condiciones del impacto de la cabeza del peatón y su interacción con las estructuras del
vehículo. La ventaja de utilizar esta técnica combinada reside en que el modelo de
elementosfinitos del cuerpo humano permite predecir con detalle las lesiones que
aparecen en los peatones (roturas de ligamentos, huesos, etc..) y los puntos
anatómicos en los que dichas lesiones se producen. Además el modelo de elementos
finitos del cuerpo humano incorpora la funcionalidad de eliminar dinámicamente durante
la simulación los tejidos que superan el límite de rotura, y por lo tanto esfactible
predecir con mayor precisión la cinemática de la cabeza cuando impacte con el
vehículo, simulando de forma realista a un peatón que sufre lesiones durante el

atropello. Es por ello que las conclusiones obtenidas tendrán mayor validez que
aquellas otras en las que no tenga en cuenta el efecto de dichas lesiones sobre la
cinemática del peatón.

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Metodología para desarrollar modelosde vehículo para atropello de peatones.

Los modelos de elementos finitos de vehículo son excesivamente complejos para ser
utilizados extensivamente en el estudio de la protección de peatones y se pueden
simplificar mediante modelos de superficies facetadas que cumplan las dos
características fundamentales y que se ha demostrado que mayor influencia tienen en
su interacción con los peatonesque atropellan, (Martínez 2007b).
•

Una geometría exterior tridimensional detallada de la parte frontal del vehículo.

•

Una correcta distribución de las rigideces locales de los elementos de la parte
frontal del vehículo.

Figura 1: Construcción geométrica de los modelos.

La geometría del vehículo se modela en LS-DYNA utilizando mallas geométricas cuyas
propiedades de masa,...