L acoustique à l INRS. T.Loyau, INRS IET/RBM-RNPL Mars 2007

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1 L acoustique à l INRS T.Loyau, INRS IET/RBM-RNPL Mars 2007

2 SOMMAIRE Le département IET de l INRS et la place de l acoustique L activité des laboratoires d acoustique La problématique du bruit en entreprise La recherche Bruit INRS intra 09/06 page 2

3 Organisation du Département Ingénierie des Équipements de Travail Chef de Dpt G. Lovat Secrétariat Adjoints J. Ciccotelli A. Mayer Deux laboratoires d acoustique PTM PTE SMC SSE MSMP RBM RNPL prévention technique «équipements de travail» études et recherches «sécurité des machines» études et recherches «acoustique vibrations éclairage bio-mécaniques» Site Neuves-maisons Site de Vandoeuvre

5 Chef de Dpt G. Lovat Adjoints J. Ciccotelli A. Mayer Secrétariat PTM PTE SMC SSE MSMP RBM RNPL Réduction du Bruit des Machines Responsable - T. Loyau Activité - Développement de méthodes et outils numériques pour prévoir et réduire le bruit des machines - Assistance aux CRAM et aux industriels lors des actions de réduction à la source du bruit des machines et développement de techniques d expertise. - Normalisation - Information et communication

6 Chef de Dpt G. Lovat Adjoints J. Ciccotelli A. Mayer Secrétariat PTM PTE SMC SSE MSMP RBM RNPL Réduction des Nuisances Physiques dans les Locaux Responsable - T. Loyau Activité - Développement de méthodes et outils numériques pour l acoustique prévisionnelle et la caractérisation acoustique des locaux - Assistance aux CRAM et aux industriels pour l évaluation de l exposition sonore - Normalisation - Éclairage prévisionnel dans les locaux - Analyse et évaluation de l exposition aux rayonnements optiques

8 La problématique du bruit en entreprise Le calcul prévisionnel Prévision du bruit des machines : Vibro-acoustique Prévision du bruit dans les locaux : propagation, absorption, diffraction, diffusion Dimensionnement des parois Dimensionnement des encoffrements parois, ouvertures, fuites Prise en compte des écrans

9 La problématique du bruit en entreprise Le diagnostic in-situ Identification des machines bruyantes Caractérisation des locaux (absorption) Diagnostic sur les machines: génération du bruit

10 SOMMAIRE L INRS et la place de l acoustique L activité des laboratoires d acoustique La problématique du bruit en entreprise La recherche Bruit INRS intra 09/06 page 10

11 Les thèmes de recherche et développement Réduction du bruit des machines Vibro-acoustique : Accélération du calcul BEM par la méthode des FAST MULTI-POLES (en développement) RAMO : calcul du champ rayonné par distribution de monopoles Modélisation des parois et des encoffrements : TRANSPAROI : calcul analytique de l indice d affaiblissement acoustique d une paroi Calcul de la perte par insertion d un encoffrement par la méthode des tirs de rayons (en développement) Localisation des sources par imagerie en champ proche : Intensimétrie 3D et rétro-propagation (en développement)

12 Les thèmes de recherche et développement Acoustique des locaux Acoustique prévisionnelle : RAY+ : Calcul du champ acoustique dans un local par la méthode des tirs de rayons (en développement : introduction des écrans) Mesure in-situ : MARTA : Source acoustique omnidirectionnelle pour la mesure de la décroissance Caractérisation acoustique in-situ des parois planes: développement d une antenne directionnelle et d une source impulsionnelle (en cours) Etude du comportement des parois épaisses périodiques

13 Présentation d actions de recherches : Conception de locaux silencieux acoustique prévisonnelle (RAY+) Conception de machines silencieuses vibro-acoustique (BEMHOLE) Localisation des sources prépondérantes dans un atelier: Antenne ISIT Identification des composants dominants dans le bruit d un équipement : RAMO Identification des composants dominants dans le bruit d un équipement: imagerie acoustique 3D Aide à la conception d encoffrements: TRANSPAROI

14 Acoustique des locaux RAY+ Principe : Code de calcul du champ acoustique dans les locaux basé sur la méthode énergétique des tirs de rayons Derniers axes de recherche et développement : Introduction de la directivité des sources et des écrans avec prise en compte de la diffraction Moyens : Deux études de deux ans Sorties : Logiciel avec IHM en C++ Applications : Diffusion du logiciel par le biais d une formation Calcul prévisionnel de locaux de travail Correction des locaux de travail

15 RayPlus : principes

16 RayPlus : sorties Cartographie du bruit, décroissance spatiale (critère légal) Évaluation de solutions à la conception ou à la rénovation

17 Vibro-acoustique BEMHOLE Principe : Code de calcul vibro-acoustique basé sur la méthode BEM Derniers axes de recherche et développement : Introduction d un solveur basé sur la méthode FMM pour l amélioration de la gestion de la mémoire et le réduction du temps de calcul Moyens : Deux thèses de 3 ans Sorties : Logiciel avec IHM en C++ Applications : Diagnostic acoustique sur une machine après la mesure du champ des vitesses pariétales Optimisation des ouvertures des capotages Calcul prévisionnel (couplage avec un code FEM)

18 Vibro-acoustique BEMHOLE : sorties Exemple de sortie : champ acoustique à 90Hz (mode de résonateur) dans caisson avec ouverture p 2 I

19 Acoustique des locaux ISIT Principe : Antenne 3D 15 microphones de localisation des sources du bruit dans un atelier par corrélation Derniers axes de recherche et développement : Aucun Moyens : Une thèse de 3 ans et une étude de deux ans Sorties : Logiciel sous MATLAB Applications : Diffusion de l antenne à neuf centres de mesure des CRAM Diagnostic acoustique dans les entreprises

20 ISIT : antenne acoustique et prise de vue

21 ISIT : matériel déployé

22 ISIT : exemple d application ISIT : exemple d application Bruit de bouches d aération

23 ISIT : exemple d application Bruit sur une chaîne de fabrication de couches-culottes - diagnostic

24 ISIT : exemple d application Bruit sur une chaîne de fabrication de couches-culottes diagnostic après correction

25 Vibro-acoustique RAMO Principe : Mesures des vitesses pariétales Transformation en distribution des monopoles et calcul du rayonnement de la machine pour la localisation des parties dominantes Derniers axes de recherche et développement : Aucun Moyens : Issue du projet «concevoir plus silencieux» sur 4 ans Sorties : Logiciel en C sous Windows Applications : Diagnostic acoustique dans les entreprises Diagnostic acoustique sur des petites machines

26 Vibro-acoustique RAMO : exemple d application Essais sur une dégauchisseuse : quantification du rayonnement de la planche usinée

27 Vibro-acoustique RAMO : exemple d application 11 voies de mesure sur la face latérale de la machine (accéléromètres) 190 théoriques 7 voies de mesure sur la face avant de la machine (accéléromètres) 84 théoriques

28 Vibro-acoustique RAMO : exemple d application 1 voie de mesure sur la planche usinée (laser) 2 voies de mesure sur la face supérieure de la machine (accéléromètres) 10 théoriques

29 Vibro-acoustique RAMO : exemple d application Comparaison des contributions de chaque sous-ensemble : La planche et la face supérieure présentent la contribution la plus importante

30 Localisation des sources Intensimétrie 3D Principe : Mesures des intensités en champ proche et visualisation Derniers axes de recherche et développement : Localisation Moyens : Projet «réduction des nuisances physiques générées par les machines portatives» sur 3 ans Sorties : Applicatif Matlab Applications : Diagnostic acoustique sur des petites machines

31 Localisation des sources Intensimétrie 3D Développement d une sonde tri-dimensionnelle

32 538 Hz Localisation des sources Intensimétrie 3D Exemple d application : analyse d une meuleuse en charge Carte d intensité 3D 685 Hz 1180 Hz

33 Modélisation des parois et des encoffrements TRANSPAROI Principe : Calcul analytique de l indice d affaiblissement acoustique d une paroi avec ou sans ouverture Assemblage simplifié avec prise en compte de l absorption Derniers axes de recherche et développement : Introduction des fuites Introduction des dimensions finies Moyens : Deux études de deux ans Sorties : Logiciel en C sous Windows Applications : Calcul prévisionnel de partitions et d encoffrement Diagnostic sur des installations non satisfaisantes

34 Modélisation des parois et des encoffrements TRANSPAROI Exemple d application : correction d une cabine acoustique Isolement brut de la cabine 18,5 dba Insuffisant par rapport au champ extérieur

35 Exemple d application : correction d une cabine acoustique Paroi et plafond : modèle Vitrage: double 50 modèle double paroi parois dbb Modélisation des parois individuellement Acier 0,7 / laine rigide 64mm/ acier 0,7 Acier 0,9 / laine rigide 78mm/ acier 0,9 Vitrage 6/54/6 Isolement mesuré Respiration Hz 1k Respiration 1.6k 2.5k cavité Forte pente ensuite 4k coïncidence 6.3k

36 Modélisation des parois et des encoffrements TRANSPAROI Exemple d application : correction d une cabine acoustique Amélioration des parois : estimation par TRANSPAROI Suppression de 90 l effet des vitrages Affaiblissement - nouvelle cabine Affaiblissement - ancienne cabine Isolement mesuré Niveau en db Gain de 4dB Hz 1k 1.25k 1.6k 2k 2.5k 3.15k 4k 5k 6.3k

37 Modélisation des parois et des encoffrements TRANSPAROI Exemple d application : correction d une cabine acoustique Mesure de réception : 41 db de perte par insertion ( gain de 22,5 db ) Faux plafond suspendu (plénum 50 mm) Nouvelle paroi Plâtre 13 mm (Durafort) + laine minérale haute densité 60 mm et simple vitrage Stadip 44/2 Vitrage Intérieur Stadip 44/2 Reprise jointoiement châssis vitrés Ancienne paroi Nouvelle paroi Ancienne paroi Tôle 7/10 + laine minérale + tôle 7/10 et double vitrage 6/54/6

38 Merci de votre attention