L acoustique à l INRS T.Loyau, INRS IET/RBM-RNPL Mars 2007
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
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
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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
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
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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
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
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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)
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
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
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
RayPlus : principes
RayPlus : sorties Cartographie du bruit, décroissance spatiale (critère légal) Évaluation de solutions à la conception ou à la rénovation
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)
Vibro-acoustique BEMHOLE : sorties Exemple de sortie : champ acoustique à 90Hz (mode de résonateur) dans caisson avec ouverture p 2 I
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
ISIT : antenne acoustique et prise de vue
ISIT : matériel déployé
ISIT : exemple d application ISIT : exemple d application Bruit de bouches d aération
ISIT : exemple d application Bruit sur une chaîne de fabrication de couches-culottes - diagnostic
ISIT : exemple d application Bruit sur une chaîne de fabrication de couches-culottes diagnostic après correction
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
Vibro-acoustique RAMO : exemple d application Essais sur une dégauchisseuse : quantification du rayonnement de la planche usinée
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
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
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
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
Localisation des sources Intensimétrie 3D Développement d une sonde tri-dimensionnelle
538 Hz Localisation des sources Intensimétrie 3D Exemple d application : analyse d une meuleuse en charge Carte d intensité 3D 685 Hz 1180 Hz
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
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
Exemple d application : correction d une cabine acoustique 90 80 70 60 Paroi et plafond : modèle Vitrage: double 50 modèle double paroi parois dbb 40 30 20 10 0 100 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 160 250 400 630 Hz 1k Respiration 1.6k 2.5k cavité Forte pente ensuite 4k coïncidence 6.3k
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 80 70 Affaiblissement - nouvelle cabine Affaiblissement - ancienne cabine Isolement mesuré Niveau en db 60 50 40 30 20 10 0 Gain de 4dB 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 Hz 1k 1.25k 1.6k 2k 2.5k 3.15k 4k 5k 6.3k
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
Merci de votre attention