Analysis of longitudinal and rotational accelearations for different setups using american footbal helmet and head model

• Autorzy: Dymek Mateusz , Peliński Jakub

Warianty tytułu

PL

Analiza wzdłużnych i kątowych przyspieszeń dla różnych ustawień przy użyciu modelu kasku do futbolu amerykanskiego oraz modelu głowy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents simulations of the professional model of an American football helmet with a head-neck model. The aim of the research is the analysis of longitudinal and rotational accelerations acting on the head. Presented are two setups, each with two different aspects of velocities. Investigated parameters are angular and longitudinal accelerations acting on the head during a collision. Finite Element discrete model was prepared and explicit format of the simulation was performed. Presented results include graphs of longitudinal and rotational accelerations measured with respect to head’s center of gravity and HIC analysis.

PL

Artykuł ma na celu zaprezentowanie symulacji zderzenia kasków do futbolu amerykańskiego z użyciem modelu głowy. Celem pracy jest analiza przyspieszeń wzdłużnych i kątowych oddziałujących na głowę. Zaprezentowano dwa ustawienia kasków, każde ustawienie jest podzielone na dwie symulacje przedstawiające różne wariacje prędkości. Nacisk w tej pracy jest położony na zbadanie wartości przyspieszeń wzdłużnych oraz kątowych podczas prezentowanych zderzeń. W tym celu został stworzony model dyskretny (obliczeniowy) kasku oraz głowy. Zaprezentowane rezultaty pokazują wykresy przyspieszeń wzdłużnych i kątowych oddziałujących na środek ciężkości głowy oraz analizę parametru HIC.

Słowa kluczowe

EN

American football; helmet; Finite Element Method; facemask; brain; brain injury

PL

Futbol Amerykański; kask; metoda elementów skończonych; zderzenie; mózg; urazy mózgu

• Wydawca: Katedra Biomechatroniki, Wydział Inżynierii Biomedycznej Politechniki Śląskiej
• Czasopismo: Aktualne Problemy Biomechaniki
• Rocznik: 2020
• Tom: z. 19
• Strony: 12--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Dymek Mateusz

• Wroclaw University of Science and Technology

autor

Peliński Jakub

• Wroclaw University of Science and Technology

Bibliografia

• [1] B. P. Boden, R. L. Tacchetti, R. C. Cantu, S. B. Knowles, and F. O. Mueller: Catastrophic head injuries in high school and college football players, Am. J. Sports Med., vol. 35, no. 7, 2007, p. 1075-1081.
• [2] M. Dymek, G. Ziółkowski, M. Ptak: Approach to numerical simulation of an american football helmet, "Aktual. Probl. Biomech.", nr 17, 2019, p. 27-34.
• [3] C. K. S. Gregory J Tierney, Hamed Joodaki, Tron Krosshaug, Jason L Forman, Jeff R Crandall: The kinematics of head impacts in contact sport: an initial assessment of the potential of model based image matching, ISBS-Conference Proc. Arch., 18-22 July 2016, p. 108-111.
• [4] P. Landesman: Concussion. United States of America: Sony Pictures Releasing, 2015.
• [5] S. Levinson: Ballers, TV series. United States of America: HBO, 2015.
• [6] A. Bailey et al.: Validation of a videogrammetry technique for analysing American football helmet kinematics, Sport. Biomech., 2018, p.1-23.
• [7] D. Marjoux, D. Baumgartner, C. Deck, and R. Willinger: Head injury prediction capability of the HIC, HIP, SIMon and ULP criteria, Accid. Anal. Prev., vol. 40, no. 3, May 2008, p. 1135-1148.
• [8] S. Rowson and S. M. Duma: Brain injury prediction: Assessing the combined probability of concussion using linear and rotational head acceleration, Ann. Biomed. Eng., vol. 41, no. 5, May 2013, p. 873-882.
• [9] R. Jadischke, D. C. Viano, N. Dau, A. I. King, and J. McCarthy: On the accuracy of the head impact telemetry (hit) system used in football helmets, J. Biomech., vol. 46, no. 13, Sep. 2013, p. 2310-2315.
• [10] M. Aare, S. Kleiven, and P. Halldin: Injury criteria for oblique helmet impacts. In: 2003 IRCOBI conference, Lisbon, Portugal, September 2003, pp. 349–350.
• [11] Massachusetts Institute of Technology: Stability of Finite Difference Methods, Numer. Fluid Mech. Lect. Notes, 2009, p. 75-81.
• [12] M. B. P. Giudice, J. Sebastian, K. Kong, A.Caudillo, S. Mukherjee: Finite Element Models of Helmet Assessment Tools, Biocore, 2018.
• [13] NOSCAE: SEI Certified models, https://www.seinet.org/search.htm (15.03.2020)