Vibrations des structures industrielles - Maîtrise des vibrations et du bruit induit

Le présent article présente des stratégies de maîtrise des vibrations, à différentes étapes du développement et de la vie d'une installation ou d'un produit industriel. Cinq qualités, techniques et humaines, peuvent être affectées en cas de problème de vibrations dans un contexte industriel ; ce sont :

• la sûreté ou au moins la sécurité de fonctionnement ;

• la tranquillité de marche ;

• la régularité de la production ;

• la durée de vie de la structure et de ses composants ;

• l'endurance et la santé des opérateurs au poste de travail.

Ces qualités, qui doivent pouvoir être quantifiées, sont à prendre en compte dès le projet, lors de la mise au point et durant l'exploitation de la structure, jusqu'à sa révision ou sa mise en réforme. Du bilan complet de fonctionnement d'une structure, il est possible d'estimer la part technique et le coût correspondant imputable aux effets vibratoires indésirables.

Des exemples d'interventions concrètes pour maîtriser les vibrations sont présentés aux paragraphes 3 à 5. Ils pourraient être beaucoup plus nombreux, car les vibrations sont omniprésentes. En effet, toute fluctuation de charge, de débit, de vitesse, toute irrégularité de mouvement des pièces d'une installation constituent une source d'excitation vibratoire des structures avoisinantes, d'autant plus riche et intense que cette fluctuation est rapide. Des chocs brefs peuvent, eux, exciter toutes les fréquences propres d'une structure.

Les réponses structurales, utiles à connaître, dépendent de la situation des fréquences propres dans le spectre, mais :

• d'une part, les paramètres descriptifs d'une structure ne sont pas toujours faciles à dénombrer : évalués par excès, ils font état de modes physiquement inexistants ; évalués par défaut, ils omettent l'existence de modes moins manifestes relatifs à des paramètres cachés ;

• d'autre part, le modèle représentatif, faisant presque toujours l'hypothèse d'une structure linéaire, reste d'une fidélité incertaine, à déterminer, cas par cas, dans le cas de non-linéarités, faibles ou fortes, mais souvent présentes.

De telles difficultés rencontrées en pratique sont décrites ici, ainsi que les solutions mises en œuvre.

Le présent texte fait suite aux articles :

• [R 6 190] Vibrations des structures industrielles. Notions de physique des vibrations ;

• [R 6 191] Vibrations des structures industrielles. Outils de modélisation, de prédiction et d'interprétation ;

• [R 6 192] Vibrations des structures industrielles. Outils et méthodes d'analyse expérimentale ;

• [R 6 193] Capteurs industriels de vibration.