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Pourquoi découpler les structures ?
Le but recherché
Il s’agit de soustraire une structure à un environnement
dynamique transmis par une autre structure. Cet environ-
nement peut être dû à des vibrations ou à des chocs.
Le moyen
Le moyen passif classique est la rupture d’impédance
mécanique. La suspension passive en est l’application. Elle
repose sur quelques idées simples qui la rendent ef cace
même lorsque, comme c’est le cas dans l’industrie géné-
rale, les raideurs et les amortissements des structures
ne sont pas connus.
- La première idée est d’établir une liaison la plus souple
possible entre les structures tout en permettant le trans-
fert des forces statiques ou quasi-statiques indispensa-
bles au bon fonctionnement de l’ensemble. Intuitivement
on se rend bien compte que plus cette liaison est souple
moins les déformations d’une structure se traduiront par
des efforts sur l’autre.
- La deuxième idée est de se servir des inerties en place
pour faire en sorte que les efforts d’excitation soient utili-
sés à essayer de les mettre en mouvement. Par exem-
ple, I’effort nécessaire pour mettre en mouvement une
masse étant proportionnel à l’accélération si celle-ci est
constant, alors le déplacement décroît en fonction de la
fréquence, on dit que la masse suit de moins en moins
bien. Par suite, elle n’entraînera pas de déformation de
la pièce de liaison à la structure voisine qui ne sera donc
pas sollicitée.
La mise en équation
La mise en équation de ces deux idées est simple, la
résolution en est aisée quand les systèmes sont linéai-
res. Les résultats sont proches de la réponse réelle pour
Le découplage de structures
à l’aide d’isolateurs passifs
Michel Pompéi
Directeur des études avancées
Paulstra Vibrachoc
61, rue Marius Aufan
92305 Levallois- Perret CEDEX
tél. : +33 (0) 1 40 89 53 31
fax : +33 (0) 1 47 57 28 96
Résumé
Le découplage vibratoire des structures est une technique répandue dont une des
principales applications est la suspension des machines soit pour éviter qu’elles
transmettent des vibrations soit pour les protéger d’un environnement vibratoire
néfaste à leur usage. Les isolateurs sont en général des ressorts en caoutchouc,
en métal, en composite, à air, avec des systèmes adjoints hydrauliques ou non pour
apporter de l’amortissement ou pour en maîtriser les impédances. La détermination
de ces dernières exige des précautions au cours des mesures. L’optimisation du coût
et de la performance fait appel à des techniques de plus en plus élaborées comme
l’analyse des voies de passages, pour la détermination de la disposition et des raideurs
de ces isolateurs. La prédiction des performances des suspensions est réalisée
à l’aide des modèles numériques ou analogiques. Les derniers développements en
ce domaine sont relatifs à la prise en compte du cycle d’hystérésis et des nonlinéarités
en amplitude. Le couplage vibroacoustique prend de plus en plus d’importance.
Sa prise en compte a élargi le spectre de caractérisation des isolateurs et n’est pas
sans répercussion sur leur conception.
Abstract
Decoupling the source structure from a receiving structure by mounting it upon vibration
isolators is a wellknown technique. The basic system is a suspension of the source
structure on isolators that provide a mechanical mismatch of stiffness between the
source and the receiving structure. The isolators can be made with rubber springs,
metallic or composite springs with hydraulic or not damping systems added.
New techniques like noise and vibration path analysis are useful to suit their position,
their stiffness and the cost to the characteristics of the structures. The measurement
of the isolators impedance has to be done carefully because the range of frequency
is larger and larger. Numerical or analogical models are useful to predict the
performances. The last developments about models are about the hysteresis cycle and
the nonlinearity versus the amplitude of the deformation. Increasing interest in noise
and vibration abatement has broadened the spectrum of characterization.
This has some effect on the conception on the isolators.