Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
En tant que solides élastiques, toutes les structures et installations industrielles sont sujettes à des vibrations, qu'il s'agisse de celles qu'elles génèrent (force interne oscillante émise par le balourd d’un arbre tournant, l’interaction de dents d’engrenage…) ou de celles qu'elles subissent de la part de leur environnement (force externe oscillante émise par un moteur voisin, l’attache d’une tuyauterie…). Cet article dresse une description qualitative des principaux phénomènes vibratoires, leur propagation et atténuation. Il s’intéresse ensuite aux désordres occasionnés, les effets peuvent dans certains cas être positifs Sont proposées également quelques notions d'acoustique permettant d’apporter réponse aux problèmes de gêne sonore induits par la vibration des structures industrielles.
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Like elastic solids, all industrial structures and installations are subjected to vibrations, either the ones they generate ( oscillating internal force produced by the unbalance of a rotating shaft, the interaction of gear teeth, etc.) or the ones they are subjected to due to their environment (external oscillating force produced by an adjacent engine, the bearing of a pipe, etc.). This article provides a qualitative description of the main vibratory phenomena, their propagation and attenuation. It then focuses on the disruptions caused; in certain cases the effects can be positive. It also presents certain notions of acoustics which allow for the providing of solutions to noise nuisances induced by the vibrations of industrial structures.
Auteur(s)
-
Bernard GARNIER : Ingénieur civil de l'École nationale des ponts et chaussées - Directeur technique opérations à la société THALES Underwater Systems
INTRODUCTION
Toutes les structures et installations industrielles sont sujettes à des vibrations, qu'il s'agisse de celles qu'elles génèrent ou de celles qu'elles subissent de la part de leur environnement.
Le présent article a pour but de donner une description qualitative des principaux phénomènes vibratoires. Le paragraphe 4 fournit quelques bases d'acoustique pour traiter les problèmes de gêne sonore induites par la vibration des structures industrielles.
Le second article [R 6 191] Vibrations des structures industrielles – Outils de modélisation, de prédiction et d'interprétation récapitule l'ensemble des moyens à disposition des ingénieurs pour intégrer dans tout type de projet la maîtrise des aspects vibratoires et acoustiques.
L'article [R 6 192] Vibrations des structures industrielles – Outils et méthodes d'analyse expérimentale donne une vue d'ensemble des approches expérimentales qui vont permettre de confirmer ces modélisations, conforter des diagnostics et valider les solutions proposées.
L'article [R 6 194] Vibrations des structures industrielles - Maîtrise des vibrations et du bruit induit - Exemples de cas industriels fournit finalement un certain nombre d'études de cas réels, qui illustre le bénéfice concret des techniques et démarches présentées dans ces divers articles.
Enfin, on se reportera à l'article [R 6 193] Capteurs industriels de vibrations pour connaître et choisir de manière opportune les capteurs de vibration les plus appropriés dans chaque contexte.
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Rôles et conséquences des vibrations pour l'industrie2. Secteurs concernés
Les vibrations affectant par nature tout objet, les techniques vibratoires ont été appliquées aux sciences mécaniques, au génie civil, aux transports, etc. Il existe donc une diversité d'approches (on pourrait dire de cultures d'ingénierie et de technologies) visant à contrôler les vibrations, éventuellement à les générer, le plus souvent à les isoler, ou mieux encore à les réduire à la source, en vue d'atténuer ces vibrations ainsi que les bruits et nuisances qu'elles génèrent.
Inversement, l'application de vibrations à un objet est aussi le moyen d'en caractériser les propriétés élastiques à des fins de tests et d'analyse, de contrôle de conformité, voire de suivi en continu d'un processus de transformation.
Le domaine des fréquences susceptible d'être analysées est extrêmement large :
-
les fréquences extrêmement basses (EBF) (oscillation de périodes supérieures à la seconde) intéressent la réponse des ouvrages d'art ou d'immeubles de grande hauteur, la susceptibilité au vent et aux mouvements de houle, la tenue aux séismes, mais aussi les fréquences de suspension des véhicules routiers ou ferroviaires, la déformation des structures des aéronefs ou lanceurs spatiaux, etc. L'homme ressent très nettement ces vibrations, qui peuvent induire des sensations de malaise, voire des nausées ;
-
les fréquences entre 1 et 10 Hz sont dites de « très basse fréquence » (TBF). Elles intéressent tout ce qui a trait au confort, car le corps humain présente des résonances appréciables (membres/tronc, tête/cou, tronc/abdomen, cavité abdominale, etc.) qui maximisent sa sensibilité. Ce domaine est donc très important pour la conception des véhicules de toute nature, tout spécialement ceux qui opèrent en tous terrains (véhicules agricoles, militaires, de chantier...), car le spectre d'excitation y est très riche dans cette bande. Ce domaine est aussi celui de l'isolation vibratoire maximale que l'on puisse réaliser pour des objets suffisamment lourds : dès quelques hertz pour les suspensions pneumatiques et les ressorts à boudins (véhicules, massifs antivibratiles...), au-delà de 5 Hz pour des supports en élastomère (moteurs thermiques...) ;
-
les fréquences entre 10 et 100 Hz sont dites de « basse fréquence » (BF). Elles sont associées au domaine des sons graves, pour lesquelles...
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Secteurs concernés
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PIRANDA (J.) - Analyse modale expérimentale - [R 6 180]. Base Mesures mécaniques et dimensionnelles (2001).
-
(2) - MOREL (J.) - Surveillance vibratoire et maintenance prédictive - [R 6 100]. Base Mesures mécaniques et dimensionnelles (2002).
-
(3) - REIGNER (G.) - Rappel d'acoustique physique - [R 3 112]. Base Mesures mécaniques et dimensionnelles (2003).
-
(4) - AZAIS (C.), GUILHOT (J.-P.), JOSSERAND (P.) - Acoustique industrielle - [R 3 120]. Base Mesures mécaniques et dimensionnelles (1981).
ANNEXES
STRUCOME 88 - * - Congrès international, Paris, Hermès 2 vol. : vol. 1, p. 568, nov. 1988.
STRUCOME 88 - * - Congrès international, Paris, Hermès 2 vol. : vol. 1, p. 291, nov. 1988.
STRUCOME 88 - * - Congrès international, Paris, Hermès 2 vol. : vol. 2, p. 841, nov. 1988.
STRUCOME 88 - * - Congrès international, Paris, Hermès 2 vol. : vol. 2, p. 833, nov. 1988.
Mécanique, Matériaux, Électricité. - Journal du GAMI (Groupement pour l'avancement de la mécanique industrielle), ISMCM Saint-Ouen, no 415, p. 65.
Mécanique, Matériaux, Électricité. - Journal du GAMI, ISMCM Saint-Ouen, no 424, p. 7.
Mécanique, Matériaux, Électricité. - Journal du GAMI, ISMCM Saint-Ouen, no 424, p. 30.
DUVAL (P.) - Iceberg contre plate-forme offshore. - Le courrier du CNRS, no 71, p. 79, été 1988.
ROCARD (Y.) - L'instabilité en mécanique. - Masson (1954).
GOYDER (H.G.D.) - WHITE (R.G.) - Vibrational power flow from machines into built-up structures. - Journal of Sound and Vibrations (JSV), 68(1) (1980).
LESUEUR (C.) et al - Rayonnement acoustique des structures. - Éditions Eyrolles, Collection DER-EDF (1988).
LYON...
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