Propriétés du matériau et isolation
contre les chocs
Informations techniques

Sylodamp® – Aperçu
Sylodamp® est un élastomère polyuréthane à haut niveau
d’amortissement spécialement développé pour absorberles charges causées par les impacts. Sylodamp® peut également être utilisé comme composant élastique dans desapplications conventionnelles d’isolation des vibrations
dans lesquelles, en plus de l’élasticité permanente, un niveauélevé d’amortissement de l’élastomère est requis. On retrouve des applications typiques dans des situations oùdes machines, des constructions, des équipements techniques ou même des personnes doivent être protégés.

Le domaine d’application statique est la contrainte decompression maximale définie pour les charges stationnaires à laquelle les propriétés élastiques d’un élastomère
sont conservées de manière permanente.
Le type de matériau fait référence à la résistance à lacompression à 10 % de déformation. Il s’agit d’une mesuredéfinie individuellement pour la propriété d’isolation decharge d’un élastomère, mais elle ne donne aucune information sur le comportement pendant une charge sur le longterme. Par exemple, la résistance à la compression deSylodamp® SP 100 est de 100 kN/m2.

Les avantages suivants ont été identifiés dans le domainede l’isolation des impacts et des vibrations :Isolation des vibrations avec Sylodamp®
L’isolation des vibrations utilise le principe de la compensation des forces de masse afin de réduire la propagation
des vibrations mécaniques provoquées par des forces ou
des excitations externes. Le principal domaine d’application des matériaux Sylomer® et Sylodyn® est l’isolation
des vibrations classique.

— Réduction des charges causées par les impacts— Réduction du bruit solidien induit par les impacts— Réduction des phénomènes de résonance— Amortissement des composants ou des structures— Diminution rapide des vibrations
Dans la plupart des cas, Sylodamp® est utilisé comme un
ressort pressurisé dont les propriétés du matériau peuventêtre idéalement adaptées à l’application concernée par
un choix judicieux du type de matériau, de la surface decontact et de l’épaisseur de l’élastomère.
La gamme Sylodamp® couvre les domaines d’application
statique suivants :SP1000
SP500SP300SP100SP
30SP
10
10,10,01

L’utilisation de Sylodamp® permet d’atteindre des niveauxd’isolation des vibrations encore plus élevés, notammenten présence de charges impulsives ou de phénomènesde forte résonance qui se produisent généralement lorsdu démarrage ou de l’arrêt des machines.
Outre la présence du système d’isolation Sylodamp®, une
combinaison de ressorts Sylodamp® et Sylomer® peutégalement être utilisée en parallèle.

Amortissement des vibrations avec Sylodamp®
Par amortissement des vibrations, on entend la conversion
de l’énergie cinétique en une autre forme d’énergie (renouvelable) qui n’a plus d’impact sur le système de vibration.
Grâce à son haut niveau d’amortissement, Sylodamp® est
un moyen particulièrement efficace de contenir les phénomènes de résonance se produisant dans les composants ou
les structures au sein des tolérances requises.

0,001
Pression statique en N/mm2Fig. 1 : Domaine d’application de Sylodamp®

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Isolation contre les impacts avec Sylodamp®
L’isolation contre les impacts est un type particulier
d’isolation des vibrations utilisé pour réduire la propagation des forces générées par les impacts. Ici, une faible
charge excitatrice avec une force maximale relativementélevée est convertie en une force terrestre plus durable
avec une valeur maximale plus faible.

ds
Sylodamp®
mv

Les caractéristiques d’amortissement du matériau deSylodamp® permettent d’amortir rapidement les paramètres cinétiques, réduisant ainsi le temps de décroissance des composants et des structures.
Fig. 3 : Impact horizontal : mouvement horizontal de la masse

Exemples d’impacts
Les figures 2 à 4 illustrent quelques exemples d’impacts dans lesquels une masse m entre en collision avec
une structure à une vitesse v. L’amortisseur de vibrations à haut niveau d’amortissement fabriqué à partir deSylodamp® est représenté en orange.

dsmSylodamp®
vm

Fig. 4 : Impact oblique : masse se déplaçant à un angle

hSylodamp®
v
sFig. 2 : Impact vertical : masse en chute libre

2dm = Masse du corps en mouvementv = Vitesse d’impact de la masse en mouvementd = Épaisseur de l’élastomères = Déformation maximale de l’élastomère
h = Hauteur de chute en chute libreDegré d’isolation
L’effet d’isolation contre les impacts introduit par l’utilisation d’une isolation élastique peut être décrit par ledegré d’isolation I. Celui-ci est défini comme la réduction
de la charge de réponse maximale dans une installation
avec isolation élastique par rapport à une installationsans isolation élastique :1I
Fmax, 0Fmax

Fmax, 0 – Fmax
Fmax, 0I

= Degré d’isolation en %= Valeur maximale de la force terrestre
propagée sans isolation élastique= Valeur maximale de la force terrestre
propagée avec isolation élastiqueChoix du matériauIl existe deux façons de sélectionner le matériau le plus
approprié pour les applications à impact :— Modèle informatique (méthode des éléments finis)— Utilisation de diagrammes montrant l’absorptiond’énergie de Sylodamp®

Modèle par la méthode des éléments finis (MEF)
Pour les applications à impact simples, Getzner a développé
un modèle informatique par éléments finis. La modélisation du matériau et de l’impact s’appuie sur des études
sur banc d’essai de chute avec des matériaux Sylodamp®
à haut niveau d’amortissement et des éléments de frappe
avec des vitesses d’impact allant jusqu’à 5 m/s.
Une simulation d’impact MEF permet de sélectionner lematériau le plus approprié de la gamme Sylodamp® pourl’application.

Principe de la conservation de l’énergie
Le principe de la conservation de l’énergie est à la base
du choix du matériau approprié pour une application
à impact. Ce principe met en équation l’énergie d’impact mécanique Ecin (énergie cinétique) avec l’énergiede déformation Edéf (absorption d’énergie) du matériau
Sylodamp® à haut niveau d’amortissement :2E cinE défEcinm · v223Ecin

Paramètres d’entrée pour la simulation MEF
Les paramètres d’entrée suivants pour la simulation
d’impact doivent être connus :— Masse du corps en mouvement— Vitesses d’impact du corps— Recouvrement de la surface en élastomèrequi sera frappée par l’élément de frappe— Épaisseur requise de l’élastomère

Edéf= Énergie d’impact (énergie cinétique) en J= Énergie de déformation (absorptiond’énergie) en J

Résultats de la simulation MEF
Une simulation d’impact MEF permet de calculer lesrésultats suivants :— Tracés en fonction de la durée de la force terrestre, de ladéformation de l’élastomère, de l’absorption d’énergie et/ou de la puissance de décélération pendant l’impact— Force terrestre maximale propagée— Déformation maximale de l’élastomère— Puissance de décélération maximale

3

3,0

Déflexion en mm

Force en kN

Résultats des simulations d’impact MEF
Les figures 5 à 8 montrent les résultats d’une simulation d’impact MEF typique avec Sylodamp®.

Force terrestre
maximale Fmax

2,52,05

Déflexion maximale smax

43Récupération

1,521,0Déflexion
10,50
0

0,005

0,010

0
00,015
Durée en s

1,5Vitesse d’impact v
1,00,5
Point d’inversion
à smax
0,00,010

0,015
Durée en sFig. 6 : Simulation d’impact : tracé en fonction de la durée de déformation

Absorption d’énergie en JVitesse en m/s

Fig. 5 : Simulation d’impact : tracé en fonction de la durée de la force terrestre

0,005

8

Absorptiond’énergie maximale

642-0,5
Récupération
-0,1
0

0,005

0,010

0,015
Durée en s

Fig. 7 : Simulation d’impact : tracé en fonction de la vitesse de la masse

40
0

0,005

0,010

0,015
Durée en s

Fig. 8 : Simulation d’impact : tracé en fonction de la durée d’absorptiond’énergie1 000100

1010,120

30

40

50

60

70
80
Écrasement en %Absorption d’énergie spécifique en mJ/mm2Absorption d’énergie spécifique en mJ/mm2Absorption d’énergie de Sylodamp®
En guise d’alternative aux simulations MEF, le choix du matériau Sylodamp® le plus approprié pour les applications
à impact direct peut également être effectué à l’aide des diagrammes suivants (Figures 9 à 12).

1 000

100

10

10,120

1 000

100

10

10,120304050607080
Écrasement en %Fig. 11 : Absorption d’énergie de Sylodamp® : épaisseur de 37,5 mm

SP 10SP 30

SP 100SP 300SP 5004050607080
Écrasement en %Fig. 10 : Absorption d’énergie de Sylodamp® : épaisseur de 25 mm

Absorption d’énergie spécifique en mJ/mm2

Absorption d’énergie spécifique en mJ/mm2Fig. 9 : Absorption d’énergie de Sylodamp® : épaisseur de 12,5 mm

301 000

100

1010,12030

4050

60

7080
Écrasement en %Fig. 12 : Absorption d’énergie de Sylodamp® : épaisseur de 50 mm

SP 1000

L’énergie d’impact exercée sur la surface de l’élastomère
est utilisée comme paramètre d’entrée lors du choix dela conception du matériau le plus approprié.
La vitesse d’impact n’a pas d’effet significatif sur l’absorption d’énergie spécifique de Sylodamp®. Les capacitésd’énergie spécifique indiquées dans les diagrammes
peuvent être utilisées pour des vitesses d’impact comprises
entre 0,5 m/s et 5 m/s.

5

Plages de déformation idéales
Pour que Sylodamp® puisse absorber au mieux les charges
d’impact, l’élastomère doit présenter une plage de déformation correspondante.
Nous recommandons les chiffres d’écrasement suivantslors de l’utilisation de Sylodamp® dans des applications à
impact :Type de matériau

La force maximale propagée lors d’un impact élastiqueidéal peut être déterminée à partir de l’énergie de déformation Edéf et de la trajectoire de déformation s :Plage de déformation idéale

Sylodamp® SP 1040 % à 60 %Sylodamp® SP 3040 % à 60 %Sylodamp® SP 10035 % à 55 %Sylodamp® SP 300

30 % à 50 %Sylodamp® SP 500

25 % à 45 %Sylodamp® SP 1000

20 % à 40 %4Fmax, 0E défsTab. 1 : Plages de déformation recommandées de Sylodamp® sous charge
d’impact

Les plages de déformation spécifiées des différents
produits Sylodamp® entraînent l’absorption d’énergie indiquée ci-dessous pour les valeurs d’épaisseur d’élastomère
respectives :Type de matériau

Absorption d’énergie

512,5 mm

25 mm

37,5 mm

50 mm

Sylodamp® SP 10

0,4 à 0,91,0 à 1,81,6 à 2,92,3 à 4Fmax, 0

Sylodamp® SP 30

1,4 à 2,62,7 à 5

4,4 à 8,26,3 à 11

E déf

Sylodamp® SP 100

3,5 à 6,37 à 13,311,9 à 20,615 à 26

Sylodamp® SP 300

8,8 à 16,817,5 à 34,525 à 43,530 à 50,5Sylodamp® SP 500

13,9 à 27,5 27,8 à 57,343 à 81,356,5 à 101

Sylodamp® SP 1000

21 à 4470 à 140

100 à 200

40 à 95

Fmax, 02·Edéfs= Valeur maximale de la force
terrestre propagée en N= Énergie de déformation(absorption d’énergie) en J= Trajectoire de déformation en mDans les cas où Sylodamp® est utilisé comme élément
d’isolation contre les impacts, l’énergie cinétique de l’élément de frappe n’est pas seulement convertie par unprocessus élastique, mais aussi par un amortissement(dissipation), ce qui réduit davantage la force d’impact
maximale propagée. La force maximale propagée dans lescénario ci-dessus peut être estimée comme suit :ÉpaisseurTab. 2 : Absorption d’énergie spécifique recommandée en mJ/mm2 deSylodamp®

6Propagation de la force d’impact
L’objectif de l’isolation contre les impacts est de dissiperl’énergie cinétique de l’élément de frappe avec des niveaux de force minimum sur une période aussi longue
que possible.

sEFmax, 0 ≈ 1,5 · sdéf
= Valeur maximale de la force terrestre propagée
avec isolation élastique Sylodamp® en N= Énergie de déformation(absorption d’énergie) en J= Trajectoire de déformation en mLa partie élastique de l’élastomère assure un amortissement souple de l’élément de frappe, tandis que la partie
dissipative garantit qu’après l’impact, la majeure partie
de l’énergie n’est plus disponible pour le système sous
forme d’énergie cinétique.
En raison des niveaux élevés d’amortissement du matériau
fournis par Sylodamp®, l’élément de frappe ne rebondit
que très légèrement après l’impact.
L’élasticité au rebond de Sylodamp® est d’environ 15 %,ce qui signifie que 85 % de l’énergie cinétique de l’élément
de frappe est dissipée au moment de l’impact.
Paramètres d’entrée
Masse

m = 80 kg

Vitesse d’impact

v = 2 m/s

Zone d’impact

A = 15,625 mm2 (125 mm × 125 mm)

Calcul de la force d’impact pour une isolation élastique Sylodamp®
m · v280 · 22== 160 J
22

Énergie d’impact

Ecin =Énergie de déformation

Edéf = Ecin = 160 J

Absorption d’énergie spécifique

Edéf, A =Élastomère

Sylodamp® SP 100/25 (selon la Fig. 10)

Écrasementɛ = 50 % (selon la Fig. 10)

Déformation max.

s = ɛ · Épaisseur du matériau = 50 % · 25 mm = 12,5 mm

Force d’impact max. avec l’isolation élastiqueFmax, 0 ≈ 1,5 ·

Edéf
160
== 10,24 mJ/mm2A
15,625

Edéf160= 1,5 · 0,0125
s= 19,2 kN

Calcul de la force d’impact sans isolation élastique avec l’hypothèse d’un impactélastique avec une résilience de la structure de 0,5 mm
Résilience de la structure/déformation maximales = 0,5 mm

Force d’impact max. sans l’isolation élastiqueFmax, 0 = 2 ·

Edéf
160
= 2·= 640 kN
0,0005sEffet d’isolation contre les impacts d’une isolation élastique
Degré d’isolation

I=Fmax, 0 – Fmax
Fmax, 0=640 – 19,2
640= 97 %Tab. 3 : Exemple de calcul pour une isolation contre les impacts avec Sylodamp®

7

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