FR2809785A1 - VIBRATION WAVE DAMPER DEVICE WITH VARIABLE OR NON-VARIABLE AMPLITUDE - Google Patents

Abstract

The invention concerns a variable or non-variable amplitude vibrating wave damping device. Said device is characterised in that it is in the form of a rigid beam (1) or beam section (1) in the axis of the neutral fibre and having, between an incident surface (2) and a radiating surface (3), rigidly linking walls (4) deformable by geometric construction along two opposite directions under the effect of the vibrating wave (o) applied to the incident surface (2), said linking walls (4) stressing as they are deformed at least a damping element (5), preferably housed inside the beam (1) or the beam section (1).

Description

<U>Dispositif amortisseur d'onde vibratoire d'amplitude</U> <U>variable ou non</U> 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. <U> Vibratory wave damping device of amplitude </ U> <U> variable or not </ U> The present invention relates to a vibratory wave damping device of variable amplitude or not and an element, in particular a construction element, incorporating such a device.

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. When a wall is either subjected to an incident pressure wave or is vibrating mechanical means, the incident pressure wave and / or the vibrations are transmitted through the material structure from the incident surface to the radiating surface . Similarly, when a structure generates vibrations, these vibrations are emitted by the links to the surrounding structures. These transmitted waves can be annoying and can generate premature aging.

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. Numerous devices have thus been developed to date to reduce or even eliminate transmitted waves so as to prevent a vibrating device from generating a vibro-acoustic wave in the surrounding environment, in particular by connecting the vibrating device to the surrounding structures.

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. To thus reduce the vibratory energy transmitted by a wall or by a vibrating structure its support, several solutions have been developed to date. Some solutions consist in using shock absorbers formed of elastic blocks, such as rubber blocks, or of elastic synthesis called "silent-blocks", able to separate or isolate the vibrating element of its support or, conversely, the element carried by its support in vibration. The major disadvantage of these devices is related to their lack of resistance over time and their low mechanical rigidity that prevent them from being used as a rigid support structure. However, in some cases, the connections between the vibrating structure and its environment, in particular a fixed support, must have a high rigidity. Moreover, the filtering capabilities of such devices under heavy load are low.

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. Another solution consists in attenuating the emission of vibrations by a device incorporated in parallel with the vibrating structure. This technique allows an intrinsic damping of the extremely high structure under low load. An exemplary embodiment of such a structure is described in particular in international application WO 97.11451. Such structures, however, can not be used as interposing element between vibrating structure and support. Moreover, such structures are only effective in the case of normal vibrations to the emitting walls.

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. An object of the present invention is to provide a vibratory wave damping device whose design allows to be interposed between vibrating structure and support ensuring a precise positional retention of the vibrating structure due to the rigidity of the damping device while ensuring a high power of filtering 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. Another of the present invention is to provide a vibration damping device having the advantages of a traditional rubber damper block in terms of filter absorption while maintaining extremely high rigidity.

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. For this purpose, the subject of the invention is a vibratory wave damping device of variable amplitude or, intended in particular to be interposed between a vibrating structure and a fixed support structure, characterized in that it is in the form of a beam. or a rigid beam slice in the axis of the neutral fiber and having between an incident surface and a radiating surface, deformable connecting walls in two opposite directions under the effect of the vibratory wave applied to the incident surface , said connecting walls urging during their deformation at least one damping element, preferably housed inside the beam or the beam edge.

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. Thanks to the design of this damping device, the latter can be interposed between a vibrating structure and a support ensuring a precise position in position of the vibrating structure due to its rigidity, while ensuring a high filtering power vibrations between structure vibrating and 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. Such a damping device has a structure capable of associating a rigid dynamic and static behavior with a viscoelastic behavior in specific low frequency domains.

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. The subject of the invention is also an element, in particular a construction element, of the type consisting of an elementary mesh network, characterized in that each elementary cell is constituted by a damping device of the preceding type.

A titre d'exemples de réalisation, on pourra citer des planchers amortissants ou similaires. Examples of embodiments include damping floors or the like.

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. The invention will be better understood on reading the following description of exemplary embodiments, with reference to the appended drawings in which FIG. 1 represents a schematic sectional view of a device according to the invention; Figures 2 to 4 show schematic sectional views corresponding to embodiments of damping device shown in 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. As mentioned above, vibratory wave damping device of variable amplitude or not, object of the invention, is more particularly intended to be disposed between a vibrating structure and a support of said structure. It can therefore be used in substitution of elastic damping blocks used in particular in the naval, aeronautical, space, automobile and railway industries. This device is in the form of a beam or a beam slice 1 rigid in the axis of the neutral fiber. For example, this structure may be made of metal materials, polymers and 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. This beam 1 or beam slice can be hollow or full made symmetrically or not. This beam or slice of beam still has, between an incident surface 2 and a radiating surface 3, connecting walls 4. These connecting walls 4, rigid in the axis of the neutral fiber to give the device its rigidity, are shaped to be, under the effect of a vibratory wave o, deformable in two opposite directions shown in Dl in the figures. Applied to the incident surface 2, this vibratory wave may emanate in particular from any vibrating structure, such as a machine tool or the like. The deformations of the connecting walls 4, under the effect of this vibratory wave o will be micro-displacements between the fraction of micron and the meter because of the rigidity of the structure which may be in the range [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. To obtain maximum efficiency in terms of filtering, at least one component of the deformation 1 of the connecting walls 4 of the beam 1 is perpendicular to the direction of the vibratory wave o applied to the incident surface 2. Characteristically to the invention these connecting walls 4 solicit, during their deformation, at least one damping element. This damping element 5 is preferably housed inside the beam or the beam section 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. In examples shown in Figures 1 to 3 corresponding to a preferred solution of the invention, at least one damping element 5 is disposed between the connecting walls 4 and connects the latter between them.

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. In a still particular embodiment, less a damping element constitutes the connection, in particular the joint plane, between two partitions 6, 7, preferably overlapping, coming from the connecting walls 4 of the beam 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. In another less efficient embodiment and shown in FIG. 4, at least one damping element 5 is disposed between the incident surface 2 and the radiating surface 3 of the beam 1. In this case, again, the damping element 5 may constitute the connection, in particular the joint plane, between two partitions, preferably overlapping, coming from the incident 2 and radiating surfaces 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. Depending on its positioning and the geometric design of the connecting walls 4, the damping element 5 can be subjected to shear forces or to tensile or compressive forces. Similarly the whole of the beam 1 can affect a large number of shapes. Thus, connecting wall 4, incident 2 and radiating surfaces 3 and damping element 5 can define in section two open polygons joined by their sides to form in the assembled state a closed structure as shown in FIGS. 1, 2 and 4. In an exemplary embodiment of these figures, connecting wall 4, incident 2 and radiating surfaces 3 and damper element 5 define two open polygons contiguous to their small base (FIG. 2) or their large base (FIGS. 1 and 4) to form in the assembled state a closed structure.

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. Obviously, this elementary structure can still be contiguous to other structures to form for example a building element such as a floor capable of withstanding static forces important to filter the vibrations generated by the shocks suffered Any other application may of course to be considered on the basis of such an assembly. In this case, each unit cell is constituted by a damping device of the aforementioned type.

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. The damper element can also affect a large number of shapes. In the embodiment shown, this damping element is constituted by a viscoelastic material, such as a polymer based on acrylic or natural or synthetic elastomers, based on silicones and phosphazenes. In the case of illustrated examples where this viscoelastic element is used as a joint plane between two overlapping partitions coming from the walls 4 connection, the viscoelastic material is subjected essentially to shear forces by the deformation of the beam or the beam edge. In other embodiments, not shown, the damping element could be constituted by an oleo-pneumatic member or a pneumatic member without departing from the scope of the 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. In all the examples shown in the figures the beam 1 or beam section 1 rigid has been represented hollow. However, it could be filled with a viscoelastic material or other damping device. Similarly, section of this beam can be any from the moment it has deformable connecting walls under the effect of a vibratory wave applied to the incident surface of said beam as shown in all 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. In examples shown, the beam 1 is a symmetrical structure in which the connecting walls are geometrically opposite walls. However, symmetry is not a mandatory feature of the 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. The manufacture of an extremely easy damping device. Thus, it suffices, in the embodiments shown in FIGS. 1 and 2, to have two open polygons formed respectively for example one of the incident surface, the other of the radiating surface of a portion of the connecting walls and d at least one wall coming from the connecting wall. It is then necessary to join the two open polygons, in this case the trapezoids, by one of their side on the one hand by means of a rigid connection, on the other hand by means of the constituent viscoelastic element of the damping element, for example simply by dipping the structure in a bath of viscoelastic material. The damping device is then completed.

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.This damping device may be used in particular as an interposition element between a vibrating structure (not shown) and a support, said support having been represented in the figures by hatching.

Claims (1)

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 9.1. vibration damping device of variable amplitude or not, intended in particular to be interposed between a vibrating structure and a fixed support structure, characterized in that it is in the form of a beam 1) or a beam section (1) rigid in the axis of the neutral fiber and having, between an incident surface (2) and a radiating surface (3), deformable connecting walls (4) in two opposite directions (D1) under ' effect of the vibratory wave (o) applied to the incident surface 2), said connecting walls (4) requiring, during their deformation, at least one damping element 5), preferably housed inside the beam 1) or the beam section (1). . Device according to claim 1, characterized in that at least one damping element (5) disposed between said connecting walls (4) and / or between incident surface (2) and radiating surface (3) and connects them together. . Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that at least one component of the deformation (Dl) of the walls (4) connecting the beam 1) is perpendicular to the direction of the wave (o) vibratory applied to the incident surface (2). 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one damping element (5) constitutes the connection, in particular the joint plane, between two partitions (6, 7), preferably overlapping, from the connecting walls (4) or respectively incident (2) and radiating (3) surfaces. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the connecting walls (4), incident surfaces (2) and radiating (3) and damper element (5) define in section two open polygons contiguous with one of their sides to form in the assembled state a closed structure. 6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that walls (4) connecting, incident surfaces (2) and radiating 3) and damper element (5) define in section two open trapezes joined by their small base or their large base to form in the assembled state a closed structure. 7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the damping element is a viscoelastic material. 8. Device according to claim 7, characterized in that the viscoelastic material is subjected essentially to shear forces by the deformation of the beam or the beam section. 9. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the damping element is an oleo-pneumatic or pneumatic member. Element, in particular a construction element, of the type consisting of an elementary mesh network, characterized in that each elementary mesh is constituted by a damping device according to one of Claims 1 to 9.