Modélisation par éléments finis des chutes en escalade de bloc

Description du projet dans son ensemble

L’escalade de bloc est une sous-discipline de l’escalade où les grimpeurs et grimpeuses gravissent une paroi de 4 à 5 m de hauteur, puis se laissent tomber ou chutent sur un matelas. Ces chutes entraînent régulièrement des blessures traumatiques, notamment aux membres inférieurs (entorse, fracture, etc.). De plus, la répétition des impacts au fil des années peut causer l’apparition de douleurs chez les athlètes (tendinite, arthrose). Cependant, les scénarios de chutes les plus risqués ne sont pas connus et il n’existe aujourd’hui aucune étude sur l’influence du type de chute ou de la stratégie de réception sur les efforts subis par les articulations et le risque potentiel de blessure. « Analyser les chutes en escalade de bloc pour mieux prévenir les blessures » : écoutez le reportage de l'émission Les années lumière. 

Mots-clés : modélisation par éléments finis, cinématique, traumatologie, escalade de bloc

Description de l’offre de maitrise recherche 

L’étudiante ou l'étudiant aura pour mandat de développer un modèle numérique du corps humain (corps complet ou jambe) pour simuler des chutes en escalade de bloc et les efforts subis par les articulations. Ce modèle devra permettre de simuler des chutes typiques (non traumatiques) ainsi que des chutes traumatiques, et sera validé en utilisant des données expérimentales acquises précédemment par notre groupe de recherche. L’influence de la posture de la jambe (angle de la hanche, du genou et de la cheville), de la vitesse de la chute et de l’activation musculaire sur les contraintes et déformations dans les tissus des membres inférieurs sera analysée. L’objectif final de ce travail est de fournir des recommandations aux athlètes et aux fédérations sportives pour diminuer les risques de blessures des athlètes : posture de réception, conception des matelas, conception des problèmes d’escalade (voies), etc.

Il ou elle pourra bénéficier de développements passés effectués au sein du laboratoire tels qu’un modèle par éléments finis de la jambe développé sur le logiciel LS-Dyna et des données expérimentales recueillies sur des athlètes juniors (images vidéo et données d’accélérations) lors de chutes en escalade de bloc. L’étudiante ou l'étudiant pourrait aussi être amené à recueillir des données supplémentaires sur le terrain, notamment chez des athlètes professionnels.  

Ce projet comprend plusieurs parties :

1. Simulation d’une chute typique en escalade et validation du modèle;
2. Analyse de l’influence de la posture, de la vitesse et de l’activation musculaire sur les membres inférieurs;
3. Campagne expérimentale d’analyse cinématique de chutes sur le terrain (selon l’avancement du projet).

Les résultats de ce projet entraîneront des répercussions dans l’amélioration de la sécurité des grimpeurs de bloc amateurs et professionnels et dans la compréhension fondamentale du développement des blessures lors des chutes en escalade de bloc. 

La maîtrise se déroulera à Montréal au sein du Laboratoire d’innovation ouverte (LIO) de l’École de technologie supérieure (ÉTS), mais des expérimentations pourraient avoir lieu dans différentes salles d’escalade de la région.