HBM4SEAT : Human body modeling for virtual assessment of seating comfort (SEAT) / Modélisation biomécanique du corps humain pour le confort d’assise – Simulation Ergonomique Appliquée aux sièges de Transport (SEAT)

Le projet s’appuie sur les besoins communs des trois équipementiers français, SAFRAN SEATS, ALSTOM et FAURECIA, leaders mondiaux dans les domaines respectifs de l’aéronautique, du ferroviaire et de l’automobile, autour du LBMC, laboratoire de recherche hôte. Le LBMC (Laboratoire de Mécanique des Impacts et de Biomécanique) est une unité mixte de recherche de l’Université Gustave Eiffel (Univ Eiffel) et de l’Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL).

Afin d’assurer une meilleure diffusion et un transfert pour une utilisation industrielle, ALTAIR, une société leader dans la simulation d’ingénierie, servira de partenaire associé et aidera à l’implémentation des HBM open source développés dans le solveur open source de modélisation par éléments finis RADIOSS, l’un des produits d’ALTAIR. LBMC a une longue expérience de la modélisation du corps humain pour les applications de confort et de sécurité dans les transports. Récemment, LBMC a développé le premier HBM open source, appelé PIPER comfort adult, pour la simulation du confort des sièges. LBMC a également mis au point un siège expérimental unique à réglages multiples permettant d’étudier les configurations de sièges préférées.

Outre les outils d’essais virtuels qui seront développés dans le cadre de ce projet, les avancées en matière de modélisation du corps humain seront diffusées par le biais des programmes de formation de l’Université Eiffel et de l’UCBL.

Le siège, qui est en contact physique direct avec la personne assise, joue un rôle important dans le confort et la sécurité du voyage, que ce soit en avion, en train ou en voiture. Cependant, la conception d’un siège adapté à une population de voyageurs est un défi pour les fabricants de sièges en raison des grandes variations dans la taille et les activités des personnes assises. L’essai d’un prototype par un groupe de testeurs ne peut se faire qu’à un stade très avancé de la conception. En outre, seul un très petit nombre de prototypes peut être testé, ce qui limite le nombre d’alternatives techniques. Pour réduire les délais de mise sur le marché, tous les fabricants de sièges souhaitent vivement procéder à des essais virtuels avec des modèles de corps humains (HBM) représentant une population de voyageurs dès le début du processus de conception.

Cependant, les outils de simulation existants sont loin de répondre aux attentes des fabricants de sièges. En raison de la complexité de la structure anatomique du corps humain et du manque de données, il n’existe que quelques HBM, représentant généralement un homme de taille moyenne, développés par des chercheurs et des sociétés de logiciels d’ingénierie. Leurs validations ont été très partielles et n’ont été effectuées que par comparaison avec des paramètres liés à la pression, soit dans des conditions très simplifiées, soit dans une condition de siège unique et spécifique. Bien que la simulation par HBM permette d’estimer les déformations des tissus mous et les charges internes en termes de compression, de déformation et de contrainte, généralement considérées comme pertinentes pour l’évaluation de l’inconfort d’assise, ces réponses biomécaniques internes ne sont pas utilisées en raison d’un manque de validation et, plus important encore, d’un manque d’information sur l’inconfort d’assise.

Le projet SEAT vise donc à développer des modèles computationnels du corps humain et des critères d’évaluation biomécanique pour les fabricants de sièges afin d’évaluer le (dés)confort d’un siège dans sa phase de conception. Le projet tirera parti des bases de données d’images médicales 3D ouvertes existantes, des progrès récents des techniques d’imagerie médicale (IRM verticale, ultrasons 3D) ainsi que de la numérisation 3D pour construire un HBM paramétrique destiné à l’application du confort des sièges. Une famille de HBM couvrant une large gamme de tailles de voyageurs sera proposée et validée dans différentes conditions d’assise, non seulement en termes de distribution de la pression de contact, mais aussi en termes de déformation des tissus mous. Les configurations d’assise préférées pour les applications seront étudiées expérimentalement à l’aide d’un siège reconfigurable. Les réponses biomécaniques, y compris les paramètres internes mesurés (par exemple, les forces de contact et la distribution de la pression) et estimés (par exemple, la déformation des tissus mous, la force musculaire) par des simulations HBM correspondant aux configurations d’assise préférées obtenues expérimentalement.

CARA a accompagné les acteurs du projet et l’a labélisé en février 2024. Il a ensuite été financé par le programme « Chaires Industrielles » de l’ANR pour une durée de 36 mois (2025-2027). Ce programme dédié à la recherche partenarial poursuit trois objectifs clairs :