Absorbeurs de vibrations

26 janvier 2023

Focus sur les absorbeurs de vibrations

Grâce au développement de différents projets, PYTHEAS Technology a accumulé des compétences et connaissances uniques en contrôle vibratoire et amortissement des vibrations. Notre page dédiée au contrôle vibratoire vous explique les grandes lignes du sujet et voici plus de précisions sur les absorbeurs de vibrations et les solutions développées par PYTHEAS Technology.

Tout d’abord, prenons le temps d’expliquer le phénomène de vibration dans les structures.

Pourquoi et comment limiter les vibrations d’une structure ?

Les structures qui nous entourent peuvent être caractérisées par leurs fréquences propres, ou fréquences de résonance. Il s’agit des fréquences auxquelles la structure est sensible : lorsqu’elle est sollicitée à l’une de ces fréquences, l’oscillation résultante est de forte amplitude. Chaque structure présente une infinité de fréquences propres et l’on s’intéresse en général à la première, la plus basse de ces fréquences qui provoque un déplacement de forte amplitude.

On observe sur la figure ci-contre le phénomène de résonance, durant lequel la structure va subir des oscillations de plus en plus importantes à l’approche d’une fréquence spécifique.

L’amplitude maximale de l’oscillation, en noir, est représentée en fonction de la fréquence à laquelle la structure est sollicitée. Nous pouvons observer un pic qui correspond à la fréquence de résonance.

L’objectif du contrôle vibratoire est d’éliminer ou de limiter cette résonance afin de réduire le déplacement de la structure. Différentes solutions techniques existent, dont l’ajout d’un absorbeur de vibration.

Comment fonctionnent les absorbeurs de vibrations ?

L’emploi de Tuned Mass Damper (TMD), ou absorbeur à masse accordée en français, est largement répandu, du fait de sa simplicité de dimensionnement et d’utilisation. Un TMD peut être assimilé à un système résonant masse/ressort. Lorsque le TMD est sollicité à la vibration pour laquelle il a été dimensionné, il va osciller et ainsi dissiper une partie de l’énergie responsable de la résonance de la structure. On constate alors que la vibration de structure principale (en bleue) est atténuée.

L’emploi d’un TMD permet de limiter l’amplitude du déplacement de la structure.

Quelle est la particularité des absorbeurs de vibrations de PYTHEAS Technology ?

Experte dans l’emploi de la piézoélectricité, PYTHEAS Technology propose des absorbeurs de vibrations piézoélectriques, aussi appelés résonateurs piézoélectriques.

L’ajout d’éléments piézoélectriques, sous forme de céramiques ou de patchs, permet de réaliser une conversion électromécanique : une partie de l’énergie mécanique de la vibration est convertie en énergie électrique. Un circuit électronique( « shunt »), est connecté aux bornes de cet élément piézoélectrique pour dissiper l’énergie électrique extraite.

L’utilisation de résonateurs piézoélectriques (courbe violette) permet d’obtenir de meilleures performances qu’un TMD classique pour une même masse ajoutée. Cette amélioration des performances est due à la conversion électromécanique et à l’utilisation du shunt qui permettent de mieux dissiper l’énergie vibratoire.

Le couplage avec des électroniques dites « intelligentes » permet d’ajuster la fréquence de résonance en temps réel voire de pouvoir traiter plusieurs fréquences avec un seul dispositif mécanique ce qui représente un gain de masse ajoutée.

L’emploi de la piézoélectricité présente un autre avantage : en plus de dissiper et d’éliminer une vibration parasite, les résonateurs piézoélectriques peuvent récupérer de l’énergie. Au lieu de minimiser une source de vibration, il est possible de l’exploiter pour convertir une partie de cette vibration en électricité puis la stocker et l’exploiter.