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Caractérisation dynamique des matériaux et réduction des nuisances vibroacoustiques : l’apport des vibrations.
la transformée de Fourier. La réponse de la structure est
représentée sur la base de ses modes propres. Très sché-
matiquement nous pouvons réduire la sollicitation à une infi-
nité de «forces généralisées» qui excitent une infinité de
«résonateurs» constitués d’une masse Mi, d’une raideur Ki
et d’un amortissement
η
i, figure 2. Il ne reste qu’à connaî-
tre la réponse de la série discrète de résonateurs pour
connaître celle de la structure. La figure 3 montre que lors-
que la fréquence de sollicitation est égale à la fréquence
propre du résonateur, il y a alors résonance et l’amplitude
de vibration n’est plus contrôlée que par l’amortissement
(amortissement nul égale réponse infinie).
Fig. 2 : Réponse d’un résonateur avec et sans amortissement
Fig. 3 : Réponse d’une structure – Principe
Cette représentation permet de comprendre le rôle de
chaque paramètre dans la réponse d’une structure à une
sollicitation, qu’il s’agisse d’un spectre de raies ou de
raies isolées.
De même, on conçoit que le bruit rayonné par la struc-
ture sera d’autant plus intense que l’amplitude de vibra-
tion sera plus grande.
L’amortissement apparaît donc comme une des techni-
ques permettant d’améliorer le confort acoustique et de
même la durabilité des structures par la réduction des
niveaux vibratoires.
Un raisonnement identique peut être déroulé pour les
écrans acoustiques. Les phénomènes physiques qui
régissent la transmissibilité sont fonction du domaine de
fréquence. Des comportements en raideur, puis en masse
et enfin modaux apparaissent successivement lorsque la
fréquence croit (voir figure 4).
Les lois de raideur et de masse sont insensibles à l’amor-
tissement. Par contre dans le domaine modal, l’amortis-
sement jouera un rôle identique à celui décrit pour les
structures.
Fig. 4 : Atténuation introduite par un panneau excité
acoustiquement sous incidence normale
Si l’on revient aux différentes techniques de réduction des
vibrations par des méthodes passives, on peut identifier
trois principes de réduction passive d’énergie :
- l’absorption,
- l’isolation,
- la dissipation.
L’
absorption
est réalisée par des dispositifs à 1ddl ou
plusieurs ddl positionnés sur la structure, ils sont accor-
dés à une fréquence et permettent donc de traiter une
raie, une résonance. Il s’agit, par exemple, d’absorbeurs
dynamiques. Il s’agit d’adjoindre un résonateur accordé
à la fréquence de résonance que l’on veut étouffer. Nous
ne rentrerons pas dans le détail du dimensionnement d’un
absorbeur dynamique, toutefois il est à noter que cette
technique, si elle permet d’étouffer la raie gênante, fait
apparaître deux raies symétriques de part et d’autre de
la fréquence de résonance initiale (l’absorbeur dynami-
que ajoute 1ddl à la structure). Le fait d’amortir le dispo-
sitif permet alors de réduire le développement des modes
latéraux au détriment de son efficacité à la résonance.