ISO/TR 9790-6:1989
(Main)Road vehicles — Anthropomorphic side impact dummy — Part 6: Lateral pelvic impact response requirements to assess biofidelity of dummy
Road vehicles — Anthropomorphic side impact dummy — Part 6: Lateral pelvic impact response requirements to assess biofidelity of dummy
Véhicules routiers — Mannequin anthropomorphe pour essai de choc latéral — Partie 6: Caractéristiques de réponse du bassin à un choc latéral permettant d'évaluer la biofidélité d'un mannequin
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
IS0
TECHNICAL
TR 9790-6
REPORT
First edition
1989-05-01
- Anthropomorphic side impact
Road vehicles
dummy -
Part 6 :
Lateral pelvic impact response requirements to assess
biofidelity of dummy
Whicules rou tiers - Mannequin anthropomorphe pour essai de choc latkal -
bassin A un choc lateral perme ttan t
Partie 6 : Carat t&is tiques de rhponse du
la biofid&it& d’un mannequin
d’&aluer
Reference number
ISO/l-R 9790-6 : 1989 (E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/TR 9790-6 : 1989 E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national standards bodies (IS0 member bodies). The work of preparing International
Standards is normally carried out through IS0 technical committees. Each member
body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. IS0
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all
matters of electrotechnical standardization.
The main task of IS0 technical committees is to prepare International Standards. In ex-
ceptional circumstances a technical committee may propose the publication of a
technical report of one of the following types:
-
type 1, when the necessary support within the technical committee cannot be
obtained for the publication of an International Standard, despite repeated efforts;
-
type 2, when the subject is still under technical development requiring wider
exposure;
-
type 3, when a technical committee has collected data of a different kind from
that which is normally published as an International Standard (“state of the art“, for
example).
Technical reports are accepted for publication directly by IS0 Council. Technical
reports of types 1 and 2 are subject to review within three years of publication, to
decide whether they can be transformed into International Standards. Technical
reports of type 3 do not necessarily have to be reviewed until the data they provide are
considered to be no longer valid or useful.
ISO/TR 9790-6, which is a technical report of type 3, was prepared by Technical
Committee ISO/TC 22, Road vehicles.
ISO/TR 9790 consists of the following parts, under the general title Road vehicles -
Anthropomorphic side impact dummy :
-
Part 7 : Lateral head impact response requirements to assess biofidelity of
dummy
-
Part 2: Lateral neck impact response requirements to assess biofidelity of
dummy
-
Part 3: Lateral thoracic impact response requirements to assess biofidelity of
dummy
-
Part 4: Lateral shoulder impact response requirements to assess biofidelity of
dummy
-
Part 5: Lateral abdominal impact response requirements to assess biofidelity
of dummy
-
Part 6: Lateral pelvic impact response requirements to assess biofidelity of
dummy
International Organization 1989
0 for Standardization,
Printed in Switzerland
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ISO/TR 9790-6: 1989 (E)
TECHNICAL REPORT
Anthropomorphic side impact dummy -
Road vehicles -
Part 6 I
Lateral pelvic impact response requirements to assess biofidelity
of dummy
1.0 INTRODUCTION
The impact response requirements presented in this Technical Report are
the result of a critical evaluation of data selected from experiments
agreed to by experts as being the best and most up-to-date information
available.
Three sets of lateral pelvic impact response requirements are defined.
The first requirement is based on impactor tests of ONSER (1, 2, 3)*,
the second is based on free fall cadaver tests of Association
Peugeot-Renault (4) and the third set is based on cadaver sled tests of
the University of Heidelberg (5). All cadaver data were normalized to
be representative of the responses of the 50th percentile adult male
using the method described by Mertz (6).
2.0 SCOPE AND FIELD OF APPLICATION
This Technical Report is one of six reports that describe laboratory
test procedures and impact response requirements suitable for assessing
the impact biofidelity of side impact dummies. This Technical Report
provides information to assess the biofidelity of lateral pelvic impact
response.
3.0 IS0 REFERENCES
IS0 DP 9790-l Road Vehicles - Anthropomorphic Side Impact Dummy -
Lateral Head Impact Response Requirements to Assess the Biofidelity of
the Dummy.
*Numbers in parentheses denote papers in References, Section 7.0.
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ISO/TR 9790-6 : 1989 (E)
IS0 DP 9790-2 Road Vehicles - Anthropomorphic Side Impact Dummy -
Lateral Neck Impact Response Requirements to Assess the Biofidelity of
the Dummy.
IS0 DP 9790-3 Road Vehicles - Anthropomorphic Side Impact Dummy -
Lateral Thoracic Impact Response Requirements to Assess the Biofidelity
of the Dummy.
IS0 DP 9790-4 Road Vehicles - Anthropomorphic Side Impact Dummy -
Lateral Shoulder Impact Response Requirements to Assess the Biofidelity
of the Dummy.
IS0 DP 9790-5 Road Vehicles - Anthropomorphic Side Impact Dummy -
Lateral Abdominal Impact Response Requirements to Assess the Biofidelity
of the Dummy.
4.0 REQUIREMENT NO. 1
4.1 Original Data
Researchers of ONSER studied the response of 22 unembalmed cadavers to
lateral impacts delivered to the greater trochanter (1, 2, 3)*. Pelvic
acceleration was measured by an accelerometer attached to the posterior
The unbelted cadavers were seated without lateral
of the sacrum.
support and impacts were delivered at various speeds by either a rigid
Forces and accelerations of the impactor were
or padded impactor.
measured. Data from these tests are summarized in Appendix A.
4.2 Peak Impactor Force Requirements
lized (see Appendix A) using the
The peak impactor forces were norma
technique suggested by Mertz (6). The normalized peak forces are
plotted against their impact velocities in Figure 1. Also shown is the
proposed response corridor for a 17.3 kg rigid impactor striking the
For dummy impacts between 6 m/s and 10 m/s,
greater t bochanter region.
the norma ized peak impactor force should lie within the corridor.
2
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO/TR 9790-6 : 1989 (El
0 . . .I~.~;~'~r~.~l,~~r~.~~
l4
4 10 12
0 2
lmpc+6Lhcity .f (m/s)
FIGURE 1. SCATTER PLOT OF IMPACT VELOCITY VERSUS NORMALIZED PEAK FORCE, LINEAR
RELATIONSHIP BETWEEN IMPACT VELOCITY AND NORMALIZED PEAK FORCE, AND
PROPOSED CORRIDOR FOR A 17.3 KG RIGID IMPACTOR STRIKING THE GREATER
TROCHANTER REGION.
FIGURE 2. LATERAL PELVIC IMPACT TEST CONFIGURATION.
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ISO/TR 9790-6 : 1989 (E)
4.3 Test Setup
A 17.3 kg impactor with a rigid spherical segment impact face (R = 600
= 175 mm) is required. Seat the side impact dummy as shown in
mm, r
Figure 2 and adjust the impactor to strike the greater trochanter region
at velocities between 6 m/s and 10 m/s.
4.4 Instrumentation
Instrument the side impact dummy to monitor acceleration of the pelvis.
Provide force measurement capabilities for the impactor. Forces and
accelerations are to be filtered using SAE Channel Class 1000.
4.5 Normalization Procedure
Determine the impulse by integrating the force-time curve.
The effective mass is defined by,
M
e = CJ]SFdtl / (‘0) (1
T
is the initial impact velocity. The
whereJoFdt is the impulse and V.
mass ratio is defined by,
R
= 14.5 kg/M,
(2
m
Calculate the effective mass and mass ratio for each test.
It is assumed that the dummy has the same pelvic stiffness as the
standard subject. Thus, the stiffness ratio, Rk, is equal to 1.
The normalizing factor for force is given by,
R
(3
f = tRm Rk)f
Normalize the peak force by multiplying it by its normalizing factor.
A dummy with reasonable response characteristics will have a normalized
peak force that lies within the proposed response corridor.
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ISO/TR 9790-6: 1989 (E)
5.0 REQUIREMENT NO. 2
5.1 Original Data
Researchers of the Association Peugeot-Renault studied the response of
26 unembalmed cadavers to lateral free falls onto either rigid or padded
impact Pelvic acceleration was measured by an
surfaces 0
(4)
accelerometer attached to the sacrum. The impact surfaces were posi-
tioned to impact with the pelvis and thorax. The cadavers were dropped
from heights ranging from 0.5 to 3.0 meters. Data for these tests are
summarized in Appendix B.
5.2 Peak Pelvic Acceleration Requirements
The peak pelvic acceleration values were normalized (see Appendix B)
using the technique suggested by Mertz (6). Upper and lower bounds for
peak normalized pelvic accelerations defined for each combination of
in Table 1.
drop height and impact surface stiffness are given
Normalized peak pelvis acceleration of the dummy should lie within these
bounds.
5.3 Test Setup
above the impact targets with its
Suspend the dummy the required height
ick Re
sagittal plane horizontal. Use a "Qu lease" device to ensure that
Conduct the tests indicated in Table 1.
the dummy drops freely.
TABLE 1 - RESPONSE BOUNDS FOR PEAK NORMALIZED PELVIC ACCELERATION
Average Normalized Peak Normalized
Impact Peak Pelvic Acceleration Bounds
Drop Height
Surface* Acceleration Lower
Upper
m
w (G)
( 1 (G)
05 0 Rigid 41
37 45
10 . Rigid 70 63
77
2 APR Pad 43 39 47
3 APR Pad 53 48 58
-
* Characteristics of the APR Pad are given in Appendix D.
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO/TR 9790-6: 1989 (E)
5.4 Instrumentation
Instrument the dummy to monitor acceleration of the sacrum.
Provide
force measurement capabilities for the pelvic impact surface.
Forces
and accelerations are to be filtered using SAE Channel Class 180.
5.5 Normalization Procedure
The mass ratio, Rm, is calculated using the following equation:
R = 76 kg/Mi
(1
m
This is the same
where Mi is the total body mass of the dummy.
relationship that was used to analyze the cadaver data given in Appendix
B
l
It is assumed that the dummy has the same pelvic stiffness as the
standard subject. Thus the stiffness ratio, Rk, is equal to 1.
The normalizing factor for acceleration is given by,
R a = (R,)'(R,)-'
(2
Normalize the peak acceleration value by multiplying it by its
normalizing factor.
A dummy with reasonable response characteristics will have a normalized
peak pelvic acce leration
that lies within the proposed bounds given in
Table 1.
6.0 REQUIREMENT NO. 3
6.1 Original Data
Researchers at the University of Heidelberg conducted two sled test
series using unembalmed cadaver subjects (5). Rigid surface impacts
were conducted at 23 km/h, 24 km/h and 32 km/h. Padded surface impacts
Pelvic acceleration was measured in both
were conducted at 32 km/h.
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO/TR 9790-6 : 1989 E)
Impact force was measured only in the second test series.
test series.
Data for both test series were provided by NHTSA who funded the studies.
A summary of the data is given in Appendix C.
6.2 Peak Response Requirements
The peak acceleration and force data were normalized (see Appendix C).
Data from tests with similar impact velocity and impact surface
stiffness were grouped and average values of normalized peak pelvic
These
acceleration and normalized peak impact force were calculated.
averages were used to define reasonable upper and lower bounds for these
These response requirements are given in Table 2 along with
parameters.
their respective test conditions.
RESPONSE REQUIREMENTS FOR PEAK NORMALIZED PELVIC
TABLE 2 -
ACCELERATION AND PEAK NORMALIZED IMPACT FORCE
Normalized Peak Normalized Peak
Impact Impact Pelvic Acceleration Impact Force
Average Lower
Velocity Surface Average Lower
Upper
Upper
(km/h) w 0 (G) w 0 (W
23.5
Rigid 70 63 77 71
6.4 7.8
32 Rigid
106 96 116 24'4 .
22.4 26.4
32 APR Pad 68
61 75 12.6 11.6
13.6
6.3 Test Setup
A seat with a force sensing side panel is to be secured to an impact
sled, sideways to the direction of travel. The top edge of the side
board is to be 540 mm above the seat plane. The surface of the seat is
to have a low coefficient of friction to assure that the dummy will
translate relative to the seat without rotating. The dummy is to be
placed on the seat at a sufficient distance from the side board to
assure that the sled is completely stopped prior to impact. For padding
tests, 140 mm x 140 mm blocks of APR open cell urethane foam are to be
fastened to the thorax and pelvis impact surfaces. Characteristics of
APR padding are given in Appendix D.
7
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ISO/TR 9790-6 : 1989 (E)
6.4 Instrumentation
The dummy is to be instrumented to measure pelvis acceleration. An
inertia compensated load transducer is to be attached to the side board
to measure pelvic force. Force and acceleration measurements are to
meet SAE Channel Class 1000 filter requirements. For comparison to the
biomechanical response requirements of Table 2, the data must be
filtered using a 100 Hz FIR filter (5).
6.5 Normalization Procedure
The mass ratio, Rm, is calculated using the following Equation:
R = 76 kg/Mi
(1
m
where Mi
is the total body mass of the dummy. This is the same
relationship that was used to analyze the cadaver data given in Appendix
C .
It is assumed that the dummy has the same pelvic stiffness as the
standard subject. Thus, the stiffness ratio, Rk, is equal to 1.
The normalizing factors for force and acceleration are given by,
R =
tRm RkJ* (2
f
R - (Rk)i(Rm)-f
(3
a-
Normalize the peak force value by multiplying it by its normalizing
factor. Normalize the peak acceleration value by multiplying it by its
normalizing factor.
A dummy with reasonable response characteristics will have normalized
peak force and normalized peak acceleration values that lie within the
proposed response bounds defined in Table 2.
8
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO/TR 9790-6: 1989 (E)
7 REFERENCES
a 0
1 Cesari, D., Ramet, M., and Clair, P., "Evaluation of Pelvic Frac-
0
ture Tolerance in Side Impact”, SAE 801306, Twenty-Fourth Stapp Car
Crash Conference, Oct. 1980.
2 Cesari, D. and Ramet, M., "Pelvic Tolerance and Protection Criteria
0
in Side Impact”, SAE 821159, Twenty-Sixth Stapp Car Crash Confer-
ence, Oct. 1982.
Cesari, D., Ramet, M., and Bouquet, R., "Tolerance of Human Pelvis
3 0
to Fracture and Proposed Pelvic Protection Criterion to be Measured
Ninth International Technical Conference
on Side Impact Dummies",
on Experimental Safety Vehicles, Nov. 1982.
Tarriere, C., Walfisch, G., Fayon, A., Rosey, J ., Got, C., Patel,
4 0
A "Synthesis of Human Tolerances Obtained from
.) Delmas, A.,
Lateral Impact Simulations", Seventh International Technical
Conference on Experimental Safety Vehicles, June 1979.
r
Kallieris, D., Mattern, R., Schmidt, G., and Eppinger, R., "Quanti-
3.
fication of Side Impact Responses and Injuries’*, SAE 811008,
Twenty-Fifth Stapp Car Crash Conference, Sept. 1981.
6 . Mertz, H. J., "A Procedure for Normalizing Impact Response Data",
SAE 840884, Warrendale, PA, May 1984.
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO/TR 9790-6 : 1989 (E)
APPENDIX A
ANALYSIS OF ONSER
LATERAL PELVIC IMPACT DATA
This appendix describes the application of the normalization techniques
of Mertz (6) to the lateral pelvic impact data provided by ONSER (1, 2,
0
3)
A.1 Original Data
Researchers of ONSER studied the response of 22 unembalmed cadavers to
lateral impacts delivered to the greater trochanter. Pelvic strains
were measured by 3 strain gages on the internal face of the ileal wing
and 1 strain gage on the ileo-pubic ramus (3). Pelvic acceleration was
measured by an accelerometer attached to the posterior of the sacrum.
The unbelted cadavers were seated without lateral support, as shown in
Figure 1. Lateral impacts were delivered at known speeds by a 17.3 kg
rigid or padded impactor. The impact surface of the rigid impactor was
a segment of a sphere (R = 600 mm, r = 175 mm). The padded surface was
a polyurethane block. Forces and accelerations of the impactor were
measured. Each cadaver was impacted at increasing speeds until pelvic
fracture was diagnosed by X-ray or external examination (2).
The mass and height of cadavers struck by the rigid impactor are
summarized in Table 1. The impact velocity, peak force, and impulse of
the first impact to each cadaver are also given. Only results where
data for the first impact were given and the cadavers had acceptable
bone condition were analyzed.
10
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ISC )/TR 9790-6 : 1989 (E)
:t
FIGURE 1. LATERAL PELVIC IMPACT TEST CONFIGURATION (2).
11
---------------------- Page: 13 ----------------------
Test Conditions and Test Results of ONSER Lateral Pelvic Impacts Tests (1, 2, 3);
Table 1 - Cadaver Characteristics,
and Characteristic Ratios, Normalizing Factors, and the Normalized Test Results.
m
Characteristic
Normalizing Normalized<
Effective Mass
Test Conditions Test Results Ratios Factors Test Results
Cadaver Data
Impact Impact Peak Impulse Percent of Mass Stiffness Force Peak
Test Body Height
Me
Velocity Surface Force Body Mass Force
No. Mass
R
(Ns) (kg)
km) h/s) W'J) (W (kN)
(kg)
m Rk Rf
Al 58 167 5.83 Rigid 4.17 63 IO.8 18.6 1.34 1.04 1.18 4.92
Bl 70 154 5.83 Rigid 5.1 71 12.2 17.4 1 .I9 1.13 1.16 5.92
Cl 78 I73 7.11 Rigid 5.62 113 15.9 20.4 .91 1 .Ol .96 5.40
DI 52 I60 6.94 Rigid 4.41 88 11.3 24.4 I.28 1.09 1.18 5.20
El 60 156 7.00 Rigid 5.52 88 12.6 21.0 1.15 1.12 1.13 6.24
Fl 55 152 7.86 Rigid 5.61 89 11.3 20.5 1.28 I.14 I.21 6.79
Hl 86 I75 7.08 Rigid 6.62 82 11.6 13.5 1.25 .99 1.11 7.35
II 63 181 7.08 Rigid 10.21 77 10.9 17.3 1.33 .96 1.13 11.54
Jl 63 I77 7.08 Rigid 7.73 79 Il.2 17.8 I.29 .98 1.12 8.66
I71 6.94 Rigid 5.52 73 10.5 19.1
Kl 55 1.38 1.02 1.19 6.57
Ll 85 I75 8.25 Rigid 8.33 118 14.3 16.8 1 .Ol .99 1.00 8.33
RI 82 180 10.14 Rigid 9.44 163 16.1 19.6 .90 .97 .93 8.78
.
1 -~ . . . . . . . .
Note: Average Percent of Body Mass = 19.1%
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO/TR 9790-6: 1989 (E)
A.2 Normalized Data
For the case where the impulse direction is horizontal, Mertz (6)
defines the effective mass as,
M
(1
= [,+I I (A V)
e
T
The
where JoFdt is the impulse and A V is the change in velocity.
impact velocity was used as an estimate of the change in velocity since
data were not available to calculate it. The effective mass and percent
I
of body mass for the first impact of each cadaver are given in Table 1.
The average percent of body mass is 19.1%.
The effective mass of a 50th percentile adult male was obtained by
multiplying it s body mass of 76 kg by 19.1% giving an effective mass of
14.5 kg.
as defined by Mertz (6) is,
The mass ratio, Rm,
R = MsMiol (2
m
where M s is the effective mass of the standard subject and Mi is the
For the data discussed here,
effective mass of the i-th subject.
Equation 2 becomes,
R = 14.5 kg/Mi (3
m
The mass ratios for the cadavers are given in Table 1.
The stiffness ratio, Rk, is defined as,
R = KsKiol (4
k
is the stiffness of the standard subject and Ki is the
where K
S
that for geomet-
stiff
...
RAPPORT
IS0
TECHNIQUE
TR 9790-6
Première édition
1989-05-01
Véhicules routiers - Mannequin
anthropomorphe pour essai de choc latéral -
Partie 6 :
Caractéristiques de réponse du bassin à un choc
latéral permettant d'évaluer la biofidélité d'un
mannequin
Road vehicles - Anthropomorphic side impact dummy -
Part 6 : Lateral pelvic impact response requirements to assess biofidelity of dummy
Numéro de référence
ISO/TR 9790-6 : 1989 (F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
d'organismes nationaux de normalisation (comités membres de I'ISO). L'élaboration
des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de I'ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
technique créé
gouvernementales, en liaison avec I'ISO participent également aux travaux. L'ISO col-
labore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
La tâche principale des comités techniques de I'ISO est d'élaborer les Normes interna-
tionales. Exceptionnellement, un comité technique peut proposer la publication d'un
rapport technique de l'un des types suivants:
- type 1: lorsque, en dépit de maints efforts au sein d'un comité technique,
l'accord requis ne peut être réalisé en faveur de la publication d'une Norme interna-
tionale;
I
- type 2: lorsque le sujet en question est encore en cours de développement
technique et requiert une plus grande expérience;
- type 3: lorsqu'un comité technique a réuni des données de nature différente de
celles qui sont normalement publiées comme Normes internationales (ceci pouvant
comprendre des informations sur l'état de la technique, par exemple).
La publication des rapports techniques dépend directement de l'acceptation du Conseil
de I'ISO. Les rapports techniques des types 1 et 2 font l'objet d'un nouvel examen trois
ans au plus tard après leur publication afin de décider éventuellement de leur transfor-
mation en Normes internationales. Les rapports techniques du type 3 ne doivent pas
nécessairement être révisés avant que les données fournies ne soient plus jugées vala-
bles ou utiles.
3, a été élaboré par le comité technique
L'ISO/TR 9790-6, rapport technique du type
ISOITC 22, Véhicules routiers.
L'ISO/TR 9790 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général
Véhicules routiers - Mannequin anthropomorphe pour essai de choc latéral :
-
Partie I: Caractéristiques de réponse de la tête à un choc latéral permettant
d'évaluer la biofidélité d'un mannequin
-
Partie 2: Caractéristiques de réponse du cou à un choc latéral permettant
d'évaluer la biofidélité d'un mannequin
-
Partie 3: Caractéristiques de réponse du thorax à un choc latéral permettant
d'évaluer la biofidélité d'un mannequin
-
Partie 4: Caractéristiques de réponse de l'épaule à un choc latéral permettant
d'évaluer la biofidélité d'un mannequin
-
Partie 5: Caractéristiques de réponse de l'abdomen à un choc latéral permet-
tant d'évaluer la biofidélité d'un mannequin
-
Partie 6: Caractéristiques de réponse du bassin à un choc latéral permettant
d'évaluer la biofiùéfité d'un mannequin
O Organisation internationale de normalisation, 1989 0
Imprimé en Suisse
---------------------- Page: 2 ----------------------
RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 9790-6 : 1989 (F)
Véhicules routiers - Mannequin anthropomorphe pour
essai de choc latéral -
I
Partie 6 :
Caractéristiques de réponse du bassin à un choc latéral
d'un mannequin
permettant d'évaluer la biofidélité
I
~
I 1.0 INTRODUCTION
I
Les caractéristiques de réponse au choc présentées dans ce rapport,
' sont le résultat d'une évaluation critique des données recueillies
I1.3) au cours d'expérimentations et qui constituent aux dires des
experts, la meilleure information disponible et la plus à jour.
Trois jeux de réponses caractéristiques à un choc latéral sur le
bassin sont définis. La première caractéristique exigée se fonde sur
les essais réalisés par 1'ONSER (1, 2, 3)* la deuxième sur des
essais en chute libre réalisés sur des cadavres par l'Association
Peugeot-Renault (4) et la troisième sur des essais réalisés avec
chariot sur cadavres à l'Université de Heidelberg (5). Toutes les
données recueillies sur cadavres sont normalisées avec la méthode
décrite par M. MERTZ (6) de façon 2 être représentatives des
réponses d'une personne adulte de sexe masculin au 50ème percentile.
2.0 OBJET ET CHAMP D'APPLICATION
Ce rapport technique est l'un des six rapports d'une série décrivant
les procédures de laboratoire qui conviennent à la validation
biomécanique des mannequins d'essai de choc latéral.
(r,
Ce rapport technique a pour but de fournir des informations pour
évaluer la biofidélité des caractéristiques de réponse du bassin
d'un mannequin lors d'un choc latéral.
3.0 REFERENCES
ISO/DTR 9790-1 Véhicules routiers - Mannequin anthropomorphe pour
essai de choc latéral - Caractéristiques de réponse
de la tête à un choc latéral permettant d'évaluer la
biofidélité du mannequin
ISO/DTR 9790-2 Véhicules routiers - Mannequin anthropomorphe pour
essai de choc latéral - Caractéristiques de réponse
du cou à un choc latéral permettant d'évaluer la
biofidélité du mannequin
*Les numéros entre parenthèses renvoient aux références citées au
paragraphe 7.0.
1
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/TR 9790-6 : 1989 (FI
du thorax à un choc latéral permettant d'évaluer la
biofidélité du mannequin
Véhicules routiers - Mannequin anthropomorphe pour
ISO/DTR 9790-4
essai de choc latéral - Caractéristiques de réponse
de l'épaule à un choc latéral permettant d'évaluer
la biofidélité du mannequin
Véhicules routiers - Mannequin anthropomorphe pour
ISO/DTR 9790-5
essai de choc latéral - Caractéristiques de réponse
à un choc latéral permettant d'évaluer
de l'abdomen
, la biofidélité du mannequin
4.0 CARACTERISTIQUE No 1
4.1 Données d'origine
Les chercheurs de 1'ONSER ont étudié les réponses de 22 cadavres non
embaumés soumis à des chocs latéraux sur le grand trochanter (1, 2,
3)*. Un accéléromètre fixé à l'arrière du scrotum mesure
l'accélération au niveau du bassin, Les cadavres non ceinturés sont
assis sans support latéral et reçoivent des chocs à diverses
vitesses transmis par un dispositif rigide ou rembourré. On mesure
les efforts et les accélérations du dispositif de choc. Les données
résultant des essais sont résumées en annexe A.
Caractéristiques des efforts de crête exercés par le
4.2
dispositif de choc
Les efforts de crête exercés par le dispositif de choc ont été
normalisés (voir Annexe A) avec la technique préconisée par M. MERTZ
(6). Les efforts maximum normalisés sont portés sur la courbe de la
figure 1 en fonction des vitesses de choc. Cette figure indique
également le corridor de réponse proposé pour un dispositif de choc
rigide de 17,3 kg venant frapper le corps dans la région du grand
trochanter. L'effort maximuu normalisé du dispositif de choc
heurtant le mannequin à une vitesse située entre 6 m/s et 10 m/s
doit se trouver à l'intérieur du corridor.
4.3 Montage d'essai
Choisir un dispositif de choc de 17,3 kg ayant une surface d'impact
rigide arrondie du bout (R = 600 mm, r = 175 mm). Positionner le
mannequin pour essai de choc latéral de la manière indiquée 3 la
figure 2 et régler le dispositif de choc de manière qu'il vienne
heurter la région du grand trochanter à une vitesse comprise entre 6
m/s et 10 m/s.
4.4 Instrumentation
Equiper le mannequin pour essai de choc latéral avec un appareil
permettant de mesurer l'accélération du bassin. Prévoir également un
moyen de mesurer l'effort exercé par le dispositif de choc.
Filtrer
les efforts et accélérations avec la classe de fréquence de 1000 de
la norme SAE.
2
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ISO/TR 9790-6 : 1989 (FI
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Dispositif rigid,
c,
W O .,.,._,.__,.__,., ,.__
Vitesse d'impact - (m/s)
1- COURBE DE DISPERSION DE LA VITESSE DE CHOC EN FONCTION DE
FIGURE
L'EFFORT MAXIMUM NORMALISE.
RELATION LINEAIRE ENTRE LA VITESSE DE CHOC ET L'EFFORT
MAXIMUM NORMALISE ET CORRIDOR DE REPONSE PROPOSE POUR UN
DISPOSITIF DE CHOC RIGIDE DE 17,3 KG VENANT HEURTER LA.
REGION DU GRAND TROCHANTER.
FIGURE 2 - CONFIGURATION DE L'ESSAI DE CHOC LATERAL SUR LE BASSIN
3
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/TR 9790-6 : 1989 (F)
4.5 Analyse des données
Déterminer l'impulsion par intégration de la courbe effort-temps.
La masse effective se d6finit comme suit :
Me 5: Fdt] / (Vo)
1)
où,: Fdt est l'impulsion et Vo la vitesse lors du choc initial.
Le rapport des masses se définit comme suit :
R, = 14,5 kg/Me 2)
Calculer la masse effective et le rapport des masses correspondant 3
chaque essai .
On suppose que le mannequin presente la même raideur de bassin que
le sujet d'expérience normal.
Le rapport de raideur est donc 6gal à 1.
Le facteur de normalisation de l'effort est donné par 1'6quation :
Rf = (Rm Rk)$
3)
Normaliser l'effort maximum en multipliant sa valeur par le facteur
de normalisation correspondant.
Un mannequin ayant une caracteristique de reponse raisonnable aura
une valeur effort maximum normalisée se situant dans le corridor de
.
réponse propos6
I 5.0 CARACTERISTIQUE No 2
I
l 5.1 Dondes d'origine
Les chercheurs de l'Association Peugeot-Renault ont 6tudié la
réponse de 26 cadavres non embaumes à des chutes libres sur le c6te
sur une surface rigide ou rembourrée (4). L'accélération du bassin
est mesurée par un acceléromètre attaché au sacrum. Les surfaces
d'impact sont placées de manière à heurter le bassin et le thorax.
0,5 à 3,O mètres.
Les cadavres tombent d'une hauteur allant de Les
donnees d'essai sont résum6es en Annexe B.
5.2 Caractéristiques de l'accélération maximum du bassin
Les valeurs d'accélération de crête du bassin ont été normalisées
(voir Annexe B) avec la technique préconisée par M. MERTZ (6). Le
tableau 1 donne les limites supérieures et inférieures des
accélérations maximum normalisées au niveau du bassin pour chaque
combinaison de hauteur de chute et de raideur de surface d'impact.
L'accélération maximum nornalisée du bassin du mannequin doit se
trouver dans ces limites.
4
---------------------- Page: 6 ----------------------
5.3 Montage d'essai
Suspendre le mannequin 3 la hauteur désirée au-dessus de la cible,
plan sagittal horizontal. A l'aide d'un mécanisme à déclenchement
rapide, s'assurer que le mannequin tombe librement. Réaliser les
essais indiqués au tableau 1.
TABLEAU 1 - Limites de réponse pour l'accélération maximum
normalisée du bassin
Hauteur de Surface Accélération Limites de l'accélération
chute d'impact" maximum maximum normalisée
normalisée
riioyenne du Inférieure Supérieure
bassin
O95 Rigide 41 37 45
1 90 Rigide 70 63 77
2 Rembourrage 43 39 47
AP R
3 Rembourrage 53 48 58
APR
* Les caractéristiques du rembourrage APR sont données en Annexe D
5.4 Instrumentation
Equiper le mannequin d'un appareil mesurant l'accélération au niveau
du sacrum. Prévoir les moyens de mesurer l'effort exercé par la
surface d'impact sur le bassin. Filtrer les efforts et les
accélérations suivant les exigences de la norme SAE pour les filtres
e de classe 1000.
5.5 Normalisation procédure
Le rapport de masse Rm, est calculé en utilisant l'équation
suivante :
Rm = 76 Kg/Mi
ou Mi est la masse totale du corps du mannequin. I1 s'agit de la
même relation que celle utilisée pour l'analyse des données
mannequins indiquées en Annexe B
On suppose que le mannequin présente la même raideur de bassin que
le sujet d'expérience normal.
Le rapport de raideur Rk est donc égal 5 1.
5
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ISO/TR 9790-6 : 1989 (FI
Le facteur de normalisation de l'accélération est donné par
l'équation :
Normaliser la valeur de l'accélération maximum en la multipliant par
son facteur de normalisation.
Un mannequin ayant une caractéristique de réponse raisonnable aura
une valeur d' accélération maximum normalisée se situant dans le
corridor de réponse proposé.
6.0 CARACTERISTIQUE No 3
6.1 Donnees d' origine
Les chercheurs de l'Université de Heidelberg ont réalisé deux séries
d'essais sur chariot sur des cadavres non embaumés (5). Les chocs
sur surface rigide interviennent à des vitesses de 23 km/h, 24 km/h
32 km/h, les chocs sur surface rembourrée 3 32 km/h. Dans les
et
deux séries d'essais, on mesure l'accélération au niveau du bassin.
L'effort de choc n'est mesuré que dans la seconde série d'essais.
Les données des deux séries d'essai ont été fournies par la NHTSA
qui a subventionné les études. Un résumé des données est fourni en
C.
Annexe
6.2 Caractéristiques de la réponse de crête
Les données d'accélération et d'effort de crête ont été normalisés
(voir annexe C). Les données d'essais ayant des vitesses de choc
similaires et des raideurs de surface de choc similaires ont été
regroupés et l'on a calculé la moyenne des valeurs d' accélération
maximum normalisée au niveau du bassin et d'effort maximum normalisé.
Ces moyennes servent à définir les limites inférieure et supérieure
raisonnables de ces paramètres. Les caractéristiques de réponse sont
2, avec les conditions d'essai correspondantes.
données au tableau
e
TABLEAU 2 - Caractéristiques de réponse pour l'accélération maximum
normalisée au niveau du bassin et l'effort de choc maximum normalisé.
Vitesse de Surface Accélération maximum au
niveau Effort de choc maximum
choc d ' impact du bassin normalisé
Moyenne Inférieure Supérieure Moyenne Inférieure Supérieure
(kdh) ( G) (G) (G) (W (W (kW
23,5 RIGIDE 10 63 17 7 Y1 6 34 7 Y8
32 RIGIDE 106 96 116 24,4 22,4 26,4
32 RE MB OU RREE 68 61
75 12,6 1,6 13,6
APR
6
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ISO/TR 9790-6 : 1989 (FI
6.3 Montage d'essai
Un siège équipé d'un panneau latéral détecteur d'efforts est fixé à un
chariot, en biais par rapport au sens de déplacement. Le bord supérieur
du panneau latéral doit se trouver à 540 mm au-dessus du plan du siège.
La surface du siège doit avoir un coefficient de frottement faible pour
garantir que le mannequin opèrera le mouvement de translation sur le
siège sans tourner. Le mannequin doit être assis sur le siège à une
distance suffisante du panneau latéral pour assurer que le chariot sera
complètenent arrêté avant le choc. Pour les essais avec rembourrage,
fixer des blocs de mousse duréthane à alvéoles ouverts APR, de 140 mm X
140 mm sur les surfaces d'impact au niveau du thorax et du bassin. Les
D.
caractéristiques du rembourrage APR sont données en annexe
6.4 Instrumentation
Le mannequin doit être équipé d'un appareil mesurant l'accélération au
niveau du bassin. Un capteur de charge à compensation par inertie doit
O être fixé sur le panneau latéral pour mesurer l'effort sur le bassin.
Les mesures d'effort et d'accélération doivent satisfaire aux exigences
de filtrage de la norme SAE pour la classe 1000. Les données doivent
être filtrées en utilisant un filtre FIR de 100 Hz de manière a les
comparer aux caractéristiques de réponse du tableau 2.
6.5 Procédure de normalisation
Le rapport de masse Rm, est calcul6 en utilisation l'équation
suivante :
Rm = 76 Kg/Mi 1)
ou Mi est la masse totale du corps du mannequin. I1 s'agit de la
même relation que celle utilisée pour l'analyse des données
mannequin indiquées en Annexe C.
On suppose que le mannequin présente la même raideur de bassin que
le sujet d'exp6rience normal.
I)
Le rapport de raideur Rk est donc dgal à 1.
Les facteurs de normalisation de l'effort et de l'acc6lération sont
donnés par :
Ra = (Rk) 1 z((Rm)-$
3)
Normaliser l'effort maximum en multipliant sa valeur par le facteur
la valeur de
de normalisation correspondant. Normaliser
l'accélération maximum en la multipliant par son facteur de
normalisat ion.
Un mannequin ayant une caractéristique de rêponse raisonnable aura
des valeurs d'effort maximum normalisé et d'accél6ration maximum
normalisee se situant dans les limites de rêponse proposées au
tableau 2.
7
---------------------- Page: 9 ----------------------
7.0 REFERENCES
1. Cesari, D., Ramet, M., and Clair, P., "Evaluation of Pelvic
Fracture Tolerance in Side Impact", SAE 801306, Twenty-Fourth
Car Crash Conference, Oct. 1980.
Çtapp
2. Cesari, D. and Ramet, M., "Pelvic Tolerance and Protection
Criteria in Side Impact'*, SAE 821159, Twenty-Sixth Stapp Car
Crash Conference, Oc t . 1982.
3. Cesari, D., Ramet, M., and Bouquet, R., "Tolerance of Human
Pelvis to Fracture and Proposed Pelvic Protection Criterion to
be Measured on Side Impact Dummies", Ninth International
Technical Conference on Experimental Safety Vehicles, Nov. 1982.
4. Tarriere, C., Walfisch, G., Fayon, A,, Rosey, J., Got, C.,
Patel, A., Delmas, A., "Synthesis of Human Tolerances Obtained
from Lateral Impact Simulations", Seventh International
Technical Conference on Experimental Safety Vehicles, June 1979.
5. Kallieris, D:, Mattern, R., Schmidt, G., and Eppingar, R.,
"Quantification of Side Impact Responses and Injuries", SAE
811008, Twenty-Fifth Stapp Car Crash Conference, Sept. 1981.
6. Mertz, H.J., "A Procedure for Normalizing Impact Response Data",
SAE 840884, Warrendale, PA, May 1984.
8
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ISO/TR 9790-6 : 1989 (F)
ANNEXE A
ANALYSE DES DONNEES DE L'ONSER SUR LE CHOC LATERAL SUR LE BASSIN
La présente annexe décrit comment sont appliquées les techniques de
normalisation de MERTZ (6) aux données d'essai de choc latéral sur
le bassin fourni par 1'ONSER (1,2, 3).
A.l Données d'origine
Les chercheurs de 1'ONSER ont étudié la réponse de 22 cadavres non
embaumés à des chocs latéraux sur le grand trochanter. Les
déformations au niveau du bassin sont mesurées par trois jauges de
contrainte placées sur la face interne de la crête iliaque et une
jauge de contrainte placée sur la soudure de l'ilion et du pubis
(3). L'accélération du bassin est mesurée par un accélér6rnètre
attaché à l'arrière du sacrum. Les cadavres non ceintures sont ass S
sans appui latéral de la façon indiquée 3 la figure 1. Des chocs
lat6raux sont imprimés à des vitesses connues par un dispositif de
choc rigide ou rembourré de 17,3 kg. La surface d'impact du
dispositif de choc rigide est un segment de sphère (R = 600 mm, r =
175 mm). La surface rembourrée est constituée par un bloc de
polyuréthane. On mesure les efforts et les accélérations du
dispositif de choc. Chaque cadavre est heurté à vitesses croissantes
jusqu'à fracture du bassin, diagnostiquée à la radio ou par examen
externe (2).
La masse et la hauteur des cadavres heurtés par le dispositif de
choc rigide sont résumées au tableau 1. Sont également donnés, la
vitesse de choc, l'effort maximum et l'impulsion du premier choc sur
chaque cadavre.
A.2 Données normalisées
Lorsque l'impulsion est dirigée dans le plan horizontal, MERTZ (6)
définit la masse effective comme étant :
Me = $Fdt] / (AV)
c
où) OFdt est l'impulsion etAV la variation de vitesse.
On a pris la vitesse d'impact comme estimation de la variation de
vitesse, car on ne disposait pas de données pour la calculer. La
masse effective et le pourcentage de la masse du corps correspondant
au premier choc sur chaque cadavre figurent au tableau 1. Le
pourcentage moyen de la masse du corps est 19,l %.
9
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FIGURE 1 - CONFIGURATION DE L'ESSAI DE CHOC LATERAL SUR LE
BASSIN (2).
---------------------- Page: 12 ----------------------
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Questions, Comments and Discussion
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