Amortissement vibratoire et acoustique

amortissement matériau

Le CEVAA améliore l’amortissement des matériaux. Il mesure, en effet, le facteur de perte et le module d’élasticité de stockage.

Amortissement

Principes de l’amortissement

En théorie, sans source d’amortissement interne ou externe, une structure qui vibrerait sur une de ses fréquences de résonance, aurait une réponse d’amplitude infinie.

En réalité, une structure vibrante présente une multitude de sources d’amortissement de ses vibrations, comme :

  • Les frottements au sein de la microstructure des matériaux la constituant,
  • Les frottements de l’air ou de l’eau si la structure est immergée
  • Les frottements aux interfaces entre pièces, en particulier au niveau des liaisons (vissées, soudées, collées, etc).

Différents modèles d’amortissement existent et permettent de quantifier le pouvoir de dissipation de l’énergie vibratoire. Le modèle d’amortissement hystérétique, aussi appelé amortissement structural, est principalement utilisé pour quantifier l’amortissement des matériaux, au travers du facteur de perte. Le modèle d’amortissement visqueux est, quant à lui, utilisé pour quantifier l’amortissement observé lors de mesures expérimentales via une approche de type décrément logarithmique ou une analyse modale.

Loi de Joule

Quel que soit le modèle, plus l’amortissement est élevé, plus l’amplitude des vibrations est faible. D’un point de vue énergétique, la dissipation des vibrations s’explique par la transformation de l’énergie mécanique transmise au matériau en énergie thermique au sein de sa microstructure. C’est la loi de Joule. Le facteur de perte représente la part d’énergie transformée à chaque période de la vibration des ondes mécaniques.

loi de joule

Amortissement intrinsèque des matériaux

Quelques ordres de grandeur de l’amortissement intrinsèque des matériaux, c’est-à-dire du facteur de perte :

  • Acier = 2/1000
  • Aluminium = 1/10000
  • Plastique entre 1 et 10%
  • Liège = 15%
  • Caoutchouc entre 5 et 30%
  • Viscoélastique > 10%

Plus le facteur de perte est élevé, plus sa valeur dépend des facteurs environnementaux (fréquence, température, hygrométrie) et de la précharge. Les ordres de grandeurs donnés ci-dessus sont à utiliser avec prudence et permettent simplement d’observer une première classification des matériaux vis-à-vis de leur pouvoir de dissipation des vibrations.

amortissement matériaux lin

Déterminer le facteur de perte des matériaux

Pour déterminer précisément le facteur de perte des matériaux, le CEVAA dispose de deux moyens d’essais complémentaires :

  • Potence Oberst permettant de mesurer le facteur de perte composite par une méthode indirecte de type résonante, selon la norme ISO 6721-3
  • Viscoanalyseur (DMA) permettant de mesurer le facteur de perte et le module d’élasticité de stockage par une méthode directe, hors résonance, selon les normes ISO 6721-4, ISO 6721-5 et ISO 6721-6.

Chaque méthode présente des avantages et des inconvénients. Le CEVAA complète la méthode Oberst par la théorie RKU pour extraire des données mesurées, le facteur de perte intrinsèque et le module d’élasticité de stockage de l’échantillon testé.

NOS BANCS DE CARACTÉRISATION MATÉRIAUX

petite cabine

Petite cabine

cabine alpha

Cabine Alpha

tube d'impédance

Tubes d'impédance

potence oberst

Potence Oberst

banc mesure rigidité dynamique

Banc de rigidité dynamique

banc essai squeak and rattle acoustique

Banc d'essais Squeak & Rattle

caractérisation matériaux coefficient de Poisson

Banc de caractérisation du Coefficient de Poisson

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