Brevet FR2809785A1 — publié le 20011207

Dispositif amortisseur d'onde vibratoire d'amplitude variable ou non La présente invention concerne un dispositif amortisseur d onde vibratoire d'amplitude variable ou non ainsi qu'un élément, en particulier un élément construction, incorporant un tel dispositif. Lorsqu'une paroi est soit soumise à une onde de pression incidente, soit mise en vibration des moyens mecaniques, l'onde de pression incidente et/ou les vibrations se transmettent à travers structure du matériau depuis la surface incidente jusqu'à la surface rayonnante. De manière analogue, lorsqu'une structure genère des vibrations, ces vibrations sont émises par les liaisons aux structures environnantes. Ces ondes transmises peuvent s'avérer gênantes et être génératrices de vieillissement prématuré. De nombreux dispositifs ont donc été développés à ce jour pour réduire, voire éliminer les ondes transmises de manière à éviter à un dispositif vibrant de générer une onde vibro-acoustique dans le milieu qui l'entoure, en particulier par la liaison du dispositif vibrant aux structures environnantes. Pour ainsi diminuer l'énergie vibratoire transmise par une paroi ou par une structure vibrante son support, plusieurs solutions ont été développées à ce jour. Certaines solutions consistent à utiliser des amortisseurs formés de blocs élastiques, tels que des blocs caoutchoucs, ou en matière de synthèse élastique dits "silent-blocks", aptes à séparer ou isoler l'élément en vibration de son support ou, inversement, l'élément porté de son support en vibration. L'inconvénient majeur de ces dispositifs est lié à leur absence de tenue dans le temps et à leur faible rigidité mécanique qui empêchent de les utiliser en tant que structure porteuse rigide. Or, dans certains cas, les liaisons entre la structure vibrante et son environnement, en particulier un support fixe, doivent posséder une rigidité importante. Par ailleurs, les capacités de filtrage de tels dispositifs sous forte charge sont faibles. Une autre solution consiste à atténuer l'émission de vibrations par un dispositif incorporé en parallèle à la structure vibrante. Cette technique permet un amortissement intrinsèque de la structure extrêmement élevé sous charge faible. Un exemple de réalisation d'une telle structure est notamment décrit dans la demande internationale W0/97.11451. De telles structures ne peuvent toutefois pas être utilisées en tant qu'élément d'interposition entre structure vibrante et support. Par ailleurs, de telles structures ne sont efficaces que dans le cas de vibrations normales aux parois émissives. Un but de la présente invention est de proposer un dispositif amortisseur d'onde vibratoire dont la conception permet d'être interposé entre structure vibrante et support en garantissant un maintien précis en position de la structure vibrante du fait de la rigidité du dispositif amortisseur tout en assurant un haut pouvoir de filtration des vibrations. Un autre de la présente invention est de proposer un dispositif amortisseur d'onde vibratoire présentant les avantages un bloc amortisseur caoutchouc traditionnel en terme d'absorption des filtrations tout en préservant rigidité extrêmement importante. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif amortisseur d'onde vibratoire d'amplitude variable ou , destiné notamment à être interposé entre une structure vibrante une structure fixe support, caractérisé en qu'il se présente sous forme d'une poutre ou d'une tranche de poutre rigide dans l'axe de la fibre neutre et présentant entre une surface incidente et une surface rayonnante, des parois de liaison déformables suivant deux directions opposées sous l'effet de l'onde vibratoire appliquée à la surface incidente, lesdites parois liaison sollicitant au cours de leur déformation au moins un élément amortisseur, de préférence logé à l'intérieur la poutre ou de la tranche de poutre. Grâce à la conception de ce dispositif amortisseur, ce dernier peut être interposé entre une structure vibrante et un support en assurant un maintien précis en position de la structure vibrante du fait de sa rigidité, tout en garantissant un haut pouvoir de filtration des vibrations entre structure vibrante et support. Un tel dispositif amortisseur présente une structure capable d'associer un comportement rigide en dynamique et en statique à un comportement viscoélastique dans domaines précis de basses fréquences. L'invention a encore pour objet un élément, en particulier élément de construction, du type constitué d'un réseau mailles élémentaires, caractérisé en ce que chaque maille élémentaire est constituée par un dispositif amortisseur du type précédent. A titre d'exemples de réalisation, on pourra citer des planchers amortissants ou similaires. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de realisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif conforme à l'invention ; les figures 2 à 4 représentent des vues schématiques en coupe correspondant à des variantes de réalisation dispositif amortisseur représenté à figure 1. Comme cela a été mentionné ci-dessus, dispositif amortisseur d'onde vibratoire d'amplitude variable ou non, objet l'invention, est plus particulièrement destiné à être disposé entre une structure vibrante et un support de ladite structure. Il peut donc être utilisé en substitution de blocs amortisseurs élastiques utilisés notamment dans des industries navale, aéronautique, spatiale, automobile, ferroviaire. Ce dispositif se présente sous forme d'une poutre ou d'une tranche de poutre 1 rigide dans l'axe de la fibre neutre. A titre d'exemple, cette structure pourra être réalisée en des matériaux métalliques, polymères et composites. Cette poutre 1 ou tranche de poutre peut être creuse ou pleine réalisée de manière symétrique ou non. Cette poutre ou tranche de poutre présente encore, entre une surface incidente 2 et une surface rayonnante 3, des parois 4 de liaison. Ces parois 4 de liaison, rigides dans l'axe de la fibre neutre pour conférer au dispositif sa rigidité, sont conformées pour être, sous l'effet d'une onde o vibratoire, déformables suivant deux directions opposées représentées en Dl aux figures. Appliquee à la surface incidente 2, cette onde vibratoire peut émaner notamment d'une structure vibrante quelconque, telle 'une machine outil ou autre. Les déformations des parois 4 de liaison, sous l'effet de cette onde o vibratoire seront des micro-déplacements compris entre la fraction de micron et le mètre en raison de la rigidité de la structure qui pourra être comprise dans la plage [1 000 200 000] N/mm. Pour obtenir une efficacité maximale en termes filtrage, au moins une composante de la déformation 1 des parois 4 de liaison de la poutre 1 est perpendiculaire à direction de l'onde o vibratoire appliquée à la surface incidente 2. De maniere caractéristique à l'invention, ces parois 4 de liaison sollicitent, au cours de leur déformation, au moins un élément 5 amortisseur. Cet élément 5 amortisseur est de préférence logé à l'intérieur de la poutre ou de la tranche de poutre 1. Dans exemples représentés aux figures 1 à 3 correspondant à une solution préférée de l'invention, au moins un elément 5 amortisseur est disposé entre les parois 4 de liaison et relie ces dernières entre elles. Dans un mode de réalisation encore particulier, moins un élément 5 amortisseur constitue la liaison, en particulier le plan de joint, entre deux cloisons 6, 7, de préférence chevauchantes, issues des parois 4 de liaison de la poutre 1. Dans un autre mode de réalisation moins efficace et représenté à la figure 4, au moins un élément 5 amortisseur est disposé entre surface incidente 2 et surface rayonnante 3 de la poutre 1. Dans ce cas, à nouveau, l'élément amortisseur 5 peut constituer la liaison, en particulier le plan de joint, entre deux cloisons, de préférence chevauchantes, issues des surfaces incidente 2 et rayonnante 3. En fonction de son positionnement et la conception géométrique des parois 4 de liaison l'élément 5 amortisseur peut être soumis à des forces de cisaillement ou à forces de traction ou de compression. De manière analogue l'ensemble de la poutre 1 peut affecter un grand nombre formes. Ainsi, paroi 4 de liaison, surfaces incidente 2 et rayonnante 3 et élément 5 amortisseur peuvent definir en coupe deux polygones ouverts accolés par un leurs côtés pour former à l'état assemblé une structure fermée comme le montrent les figures 1, 2 et 4. Dans 'exemple de réalisation de ces figures, paroi 4 de liaison, surfaces incidente 2 et rayonnante 3 et élément 5 amortisseur définissent deux polygones ouverts accolés par leur petite base (figure 2) ou par leur grande base (figures 1 et 4) pour former à l'état assemblé une structure fermée. Bien evidemment, cette structure élémentaire peut encore être accolée à d'autres structures pour former par exemple un élement de construction tel qu'un plancher apte à supporter des efforts statiques importants à filtrer les vibrations générées par les chocs subis Toute autre application pourra bien évidemment être envisagée sur la base tel assemblage. Dans ce cas, chaque maille élémentaire est constituée par un dispositif amortisseur du type precité. L'élément 5 amortisseur peut également affecter un grand nombre de formes. Dans les exemple réalisation représentés, cet élément amortisseur est constitué par un matériau viscoélastique, tel qu'un polymère à base d'acrylique ou d'élastomères naturels ou synthétiques, à base de silicones, de phosphazènes. Dans cas des exemples représentés où cet élément viscoélastique est utilisé comme plan de joint entre deux cloisons chevauchantes issues des parois 4 liaison, le matériau viscoélastique est soumis essentiellement à des forces cisaillement par la déformation la poutre ou de la tranche de poutre. Dans d'autres modes de réalisation, non représentés, l'élément amortisseur pourrait être encore constitué d'un organe oleo-pneumatique ou d'un organe pneumatique sans sortir cadre de l'invention. Dans tous les exemples représentés aux figures la poutre 1 ou tranche de poutre 1 rigide a été representée creuse. Toutefois, elle pourrait être remplie 'un matériau viscoélastique ou de tout autre dispositif amortisseur. De même, section de cette poutre peut être quelconque à partir du moment où elle présente des parois de liaison déformables sous l'effet d'une onde vibratoire appliquée à la surface incidente de ladite poutre comme l'illustrent toutes figures. Dans exemples représentés, la poutre 1 est une structure symétrique dans laquelle les parois de liaison sont parois géométriquement opposées. Toutefois, la symétrie ne constitue par une caractéristique obligatoire de l'invention. La fabrication d'un dispositif amortisseur extrêmement aisée. Ainsi, il suffit, dans les exemples réalisation représentés aux figures 1 et 2, de disposer de deux polygones ouverts formés respectivement par exemple l'un de la surface incidente, l'autre de la surface rayonnante d'une partie des parois de liaison et d au moins une cloison issue de la paroi de liaison. Il convient ensuite d'accoler les deux polygones ouverts, en l'occurrence les trapèzes, par un de leur côté d'une part au moyen d'un liaison rigide, d'autre part au moyen de l'élément viscoélastique constitutif de l'élément amortisseur, par exemple simplement par trempage de la structure dans un bain de matériau viscoélastique. Le dispositif amortisseur est alors acheve. Ce dispositif amortisseur pourra être utilisé notamment comme élément d interposition entre une structure vibrante (non représentée) et un support, ledit support ayant été représenté aux figures par des hachures. REVENDICATIONS 1. Dispositif amortisseur d'onde vibratoire d'amplitude variable ou non, destiné notamment à être interposé entre une structure vibrante et une structure fixe support, caractérisé en ce qu'il se présente sous forme d'une poutre 1) ou d'une tranche de poutre (1) rigide dans l'axe de la fibre neutre et présentant, entre une surface incidente (2) et une surface rayonnante (3), des parois (4) de liaison déformables suivant deux directions (D1) opposées sous 'effet de l'onde (o) vibratoire appliquée à la surface 2) incidente, lesdites parois (4) de liaison sollicitant au cours de leur déformation au moins un élément 5) amortisseur, de préférence logé à l'intérieur de la poutre 1) ou de la tranche de poutre (1). . Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un élément (5) amortisseur disposé entre lesdites parois (4) de liaison et/ou entre surface incidente (2) et surface rayonnante (3) et relie ces dernières entre elles. . Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'au moins une composante de la déformation (Dl) des parois (4) de liaison de la poutre 1) est perpendiculaire à la direction de l'onde (o) vibratoire appliquée à la surface incidente (2). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins un élément (5) amortisseur constitue la liaison, en particulier le plan de joint, entre deux cloisons (6, 7), de préférence chevauchantes, issues des parois (4) de liaison ou respectivement surfaces incidente (2) et rayonnante (3). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que parois (4) de liaison, surfaces incidente (2) et rayonnante (3) et élément (5) amortisseur définissent en coupe deux polygones ouverts accolés par un de leurs côtés pour former à l'état assemblé une structure fermée. 6. Dispositif selon l'une revendications 1 à 5, caractérisé en ce que parois (4) de liaison, surfaces incidente (2) et rayonnante 3) et élément (5) amortisseur définissent en coupe deux trapèzes ouverts accolés par leur petite base ou leur grande base pour former à l'état assemblé une structure fermee. 7. Dispositif selon l'une revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément amortisseur est un matériau viscoélastique. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau viscoélastique est soumis essentiellement à des forces de cisaillement par la déformation de la poutre ou de la tranche de poutre. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élement amortisseur est un organe oléo-pneumatique ou pneumatique. 10. Elément, en particulier élément de construction, du type constitué d'un réseau mailles élémentaires, caractérisé en ce que chaque maille élémentaire est constituée par un dispositif amortisseur conforme à l'une des revendications 1 à 9.