Diversity for Human Modelling in Madymo Software

Abstract

El objetivo de este Trabajo Fin de Máster fue el de proporcionar a fabricantes de equipo original (OEM, por sus siglas en inglés) y programas de evaluación de seguridad vehicular, una herramienta para mejorar la seguridad de las mujeres como usuarias de la vía, mediante el desarrollo del Modelo Humano Activo Femenino percentil 50 (FAHM) del programa informático Siemens Simcenter Madymo. En primer lugar, se realizó un análisis de antropometría femenina, en el que se discutieron las principales diferencias biomecánicas entre los hombres y las mujeres. Esto, junto con un análisis de otras soluciones tecnológicas existentes a los modelos del percentil 50 femenino, permitió la selección del modelo base y las principales referencias para este estudio. En segundo lugar, se analizó y se realizó el método de desarrollo de modelado humano más adecuado, centrándose en la respuesta pasiva del modelo. Tanto la parte morfométrica como la parte dinámica se modelaron según la metodología y las referencias establecidas. En tercer lugar, se diseñó y se ejecutó un proceso de validación. Los resultados iniciales mostraron consistencia, coherencia y robustez en la respuesta local y global del modelo. Además, se realizó una comparación local frente al modelo ViVA+, que mostró una respuesta dinámica y cinemática inicial similares para ambos modelos, pero con un comportamiento más rígido del FAHM en la zona abdominal y pélvica. Además, el modelo ViVA+ mostró una recuperación significativamente más rápida de la caja torácica. En todos los casos, las respuestas de ambos modelos estuvieron dentro del mismo orden de magnitud, y las diferencias observadas fueron consistentes. Finalmente, las futuras investigaciones sugeridas incluyen validación adicional enfocándose en las diferencias mencionadas, y la implementación de la respuesta activa y de funciones de riesgo de lesión específicas para la mujer.

This aim of this Master´s Thesis was to provide OEMs and vehicle safety assessment programmes with a tool to improve female safety as road users by developing the Siemens Simcenter Madymo´s Female 50th percentile Active Human Model (FAHM). Firstly, a female anthropometry analysis was performed, in which the main biomechanical differences between males and females were discussed. This, together with an analysis of other existent technological approaches to female 50th percentile models, allowed for the selection of the baseline model and the main references for this study. Secondly, the most adequate human model development method was analysed and performed, focusing on the model´s passive response. Both the morphometry and dynamic parts were modelled within the established methodology and references. Thirdly, a validation process was designed and executed. Initial results showed consistency, coherence and robustness in the model´s local and global response. Additionally, a local benchmark against the ViVA+ model showed an overall similar dynamic response and initial kinematics for both models, but with a stiffer behaviour of the FAHM in the abdominal and pelvic area. Furthermore, the ViVA+ model displayed a significantly faster ribcage recovery. In all cases, the responses of both models were within the same order of magnitude, and the observed differences were consistent. Finally, suggested future work include further validation focusing on the mentioned differences, and the implementation of a female-specific active response and injury risk functions.