A review of Multibody Dynamic versus Finite Element Analyses applied in palaeoanthropology: what can we expect for the study of hominin postcranial remains?

Analyses Dynamiques Multicorps versus Éléments Finis appliquées en paléoanthropologie : que pouvons-nous en attendre pour l’étude des restes postcrâniens d’homininés ?

Alicia Blasi-Toccacceli (1) , Guillaume Daver (1) , Mathieu Domalain (2)

1 Palevoprim [Poitiers] - Laboratoire de paléontologie, évolution, paléoécosystèmes, paléoprimatologie [UMR 7262]
2 PPrime [Poitiers] - Institut Pprime [UPR 3346]

“Multibody Dynamic Analysis” (MDA) and “Finite Element” Analysis (FEA) are commonly used to investigate biomechanical solicitations relative to a movement. These approaches have been also used in palaeontology to bring extinct animals, such as hominins, “back to life”. The purpose of this study is to report on the available literature on the use of MDA and FEA in postcranial palaeoanthropology. We briefly introduce the theoretical aspects of modelling and simulation applied to biomechanics. The theoretical basis and fields of application of MDA and FEA are then presented. A synthesis of the literature highlights palaeoanthropological issues, variables derived, findings obtained and methodological limitations to keep in mind. More generally, this study synthesizes a conceptual framework and recommendations for the use of such approaches in form-function relationships in an evolutionary context.

Les méthodes d’Analyse "Dynamique Multicorps" (MDA) et en "Éléments Finis" (FEA) sont utilisées pour étudier les sollicitations biomécaniques associées à un mouvement. En paléontologie, ces approches de simulation numérique "redonnent vie" aux espèces éteintes, et notamment les homininés. Ce travail propose une analyse de la littérature sur l’utilisation des méthodes MDA et FEA en paléoanthropologie postcrânienne. Les concepts de modélisation et de simulation appliqués au champ de la biomécanique sont tout d’abord introduits. Les bases théoriques et champs applicatifs des méthodes MDA et FEA sont présentés. Une synthèse de la littérature met ensuite en lumière les questionnements paléoanthropologiques, les variables manipulées, les conclusions tirées ainsi que les limites méthodologiques à retenir. De manière plus générale, ce travail vise à synthétiser un cadre conceptuel et quelques recommandations pour l’utilisation de telles approches numériques dans l’étude des relations forme- fonction dans un contexte évolutif.

Mots clés: Multibody Dynamic Analysis; Finite Element Analysis; form-function relationships; palaeoanthropology; biomechanics

Domaines: Anthropologie biologique; Paléontologie; Biomécanique [physics.med-ph]

Alicia Blasi-Toccacceli, Guillaume Daver, Mathieu Domalain. A review of Multibody Dynamic versus Finite Element Analyses applied in palaeoanthropology: what can we expect for the study of hominin postcranial remains?. Bulletins et Mémoires de la Société d'anthropologie de Paris, 2022, 34 (2), pp.47-56. ⟨10.4000/bmsap.9914⟩. ⟨hal-04484239⟩