Théorie d’isolation des vibrations

Théorie d’isolation des vibrations 

Normes 

Il n’y a pas vraiment de normes pour l’application envisagée. La norme la plus proche serait la norme ISO 10137 qui donne des recommandations concernant la vibration dans les bâtiments, que la source soit intérieure ou extérieure, afin de protéger l’humain qui la subit au point de vue confort, fatigue et sécurité. Ce n’est donc pas la même application, mais cela peut servir de repère. Dans le cas des sources intérieures, les excitations humaines, la machinerie et les activités de construction ou de démolition sont prises en compte. De plus, deux classes de problèmes vibratoires peuvent être rencontrés, soit la classe A où la source de vibration change en temps et lieu et la classe B, où la source change en temps, mais est stationnaire en lieu. Pour la mesure des vibrations de la machinerie, le capteur devrait se situer à l’endroit où les vibrations les plus intenses devraient apparaître, soit sur la plateforme ou la structure de support. Pour mesurer l’effet des vibrations sur les personnes dans les bâtiments, celles-ci devraient être mesurées à un endroit où les gens sont susceptibles de les ressentir et dans la direction qui les affecte le plus. Les critères pour les occupants humains sont divisés en trois catégories, l’occupation sensible, comme les salles d’opération, l’occupation régulière, regroupant les bureaux et le domaine résidentiel et l’occupation active, comme les milieux industriels. De plus, les vibrations affectant l’humain peuvent être catégorisées en plusieurs classes :
– Classe a : influence sous le seuil de perception humain
– Classe b : effets de seuil de base
– Classe c : l’intrusion, l’alarme et la peur (ce qui peut être associé à une série de commentaires défavorables)
– Classe d : interférence avec les activités
– Classe e : possibilité de blessures ou de problèmes de santé

Systèmes d’isolation 

Une étude de divers systèmes d’isolation pouvant potentiellement être utilisés dans ce projet a été effectuée.

Sable
Une première solution potentiellement prometteuse est l’ajout de sacs de sable ou d’un bac à sable sous le fauteuil, soit entre les vérins et le sol. Selon Xiang-Jun & Chong-Zheng (2014), le sable possède un bon pouvoir amortissant dû à l’impact et la friction entre les particules et avec les parois. De plus, cette solution a pour avantage d’être très peu coûteuse. De plus, l’ajout de sable a comme avantage d’augmenter la masse du système et donc de déplacer fréquence naturelle pour travailler dans la zone d’isolation.

Sable sec
Xiang-Jun & Chong-Zheng (2014) ont étudié l’effet de plusieurs caractéristiques du sable sur son amortissement. Pour ce faire, ils ont étudié le comportement vibratoire d’une pompe sur un bac à sable. Il a été démontré que le taux amortissement augmente en fonction de l’importance de la masse du sable sur la masse du système, jusqu’à une certaine limite d’environ 60%. Donc, l’amortissement diminue en fonction de la pression de confinement du sable. De plus, le taux d’amortissement augmente lorsque la taille des grains de sable diminue, jusqu’à environ 1,5 mm, où la réduction de la taille ne semble plus avoir d’effet.

Mélange de sable et de caoutchouc
Anbazhagan & Manohar (2016) ont étudié l’effet de l’ajout de particules caoutchouc dans la matrice de sable sur ces caractéristiques en cisaillement. Pour ce faire, ils ont utilisé des particules de caoutchouc provenant de pneus usés. Un test de colonne résonnante a été effectué pour les faibles déformations et un test cyclique triaxial, pour les grandes déformations. Les résultats démontrent que l’amortissement augmente en fonction du pourcentage de caoutchouc, tandis que c’est l’effet inverse pour la rigidité (en cisaillement). De plus, tous comme dans le sable sec, l’amortissement diminue et la rigidité augmente en fonction de la pression de confinement. Il a aussi été démontré que l’amortissement et la rigidité varient en fonction de la déformation du mélange. L’augmentation de la déformation a un effet positif sur l’amortissement et un effet négatif sur la rigidité.

Manohar, Anbazhagan, Neaz Sheikh & Hing-Ho (2014) ont étudié l’effet de la taille des particules de caoutchouc provenant de pneus usés. Ils ont démontré que l’énergie absorbée et la rigidité en cisaillement sont optimales, dans leur application, pour des particules de caoutchouc de 9,50 à 12,50 mm.

Mélange de sable et de matériaux visqueux
Khan, El-emam, Cascante & El Naggar (2013) ont étudié l’effet de l’ajout d’un matériau de haute viscosité dans la matrice de sable sur le rapport d’amortissement et la force en cisaillement. Ils ont donc testé plusieurs rapports de mélanges de sable et de bentoniteglycérine. Il a été démontré que, comme dans le cas du mélange de sable et caoutchouc, l’amortissement augmente en fonction de l’ajout du matériau et de la déformation en cisaillement. De plus, elle diminue en fonction de la pression de confinement. Pour ce qui est de la rigidité en cisaillement, elle augmente en fonction de la pression de confinement et diminue en fonction de la déformation. Par contre, dans ce cas-ci, l’ajout de matériau visqueux a très peu d’effet sur la rigidité.

Laminés de caoutchouc et métal
Salim, Putra, Thompson, Ahmad & Abdullah (2013) ont exécuté une étude préliminaire de laminés de caoutchouc et métal. Pour ce faire, ils ont discrétisé le système en systèmes masseressort, en modélisant le caoutchouc sans masse, avec une rigidité et un amortissement constants, et le métal, comme une masse rigide sans amortissement.