Réponse vibratoire et acoustique d'un disque annulaire non-bafflé en rotation

Abstract

Ces dernières années, les problèmes des vibrations et d'acoustique ont pris de plus en plus d'ampleur. Leurs méfaits sont maintenant reconnus tant au travail (au Québec, la surdité est la maladie professionnelle la plus répandue), que dans les loisirs. Des normes concernant les niveaux de bruit ont été imposées pour limiter les problèmes de surdité et de nuisance. Cependant, les solutions étant rarement simples et souvent très couteuses, les normes sont régulièrement transgressées. De plus, devant les impératifs de productivité et de performances accrues, les machines et engins sont de plus en plus construits pour fonctionner à des régimes supérieurs avec des structures plus légères. Ceci résulte la plupart du temps en une augmentation des niveaux des vibrations et du bruit rayonné. Devant l'ampleur grandissant de ce problème, certaines études sont lancées pour tenter de comprendre les mécanismes régissant l'établissement et la propagation de ces phénomènes; le but ultime étant évidemment de réduire les niveaux des vibrations et du bruit. L'institut sur la recherche en santé et sécurité au travail (I.R.S.S.T.), le conseil de recherche en sciences naturelles et génie (C.R.S.N.G) ainsi que le groupe d'acoustique et vibration de l'université de Sherbrooke (G.A.U.S.) se sont associés pour lancer des recherches sur le bruit des scies circulaires. Ces éléments font beaucoup de bruit et leur niveau dépassent souvent les normes. De plus, lorsqu'une scie vibre, la qualité de coupe est diminuée, l'énergie de fonctionnement est augmentée et les pertes de matériaux sont plus importantes. La demande pour trouver des solutions pour réduire les vibrations et le bruit est grande. Une étude sur les scies circulaires s'impose donc. Le projet de recherche comporte deux volets: le développement d'un modèle analytique de prédiction et une étude expérimentale. Le présent mémoire se rapporte uniquement au développement d'un modèle analytique de prédiction. De plus, il est connu que le bruit rayonné par une scie circulaire vient de deux phénomènes très différents: le rayonnement acoustique de la plaque et le bruit aérodynamique causé par les dents et les épaulements de la scie. Le modèle tel que développé dans cette étude ne considère pas le bruit aérodynamique. L'étude proposée est divisée en quatre grandes sections. Tout d'abord, nous ferons l'analyse de la littérature scientifique concernant des problèmes similaires (chapitre I). Une méthode de calcul est choisie à l'aide de cette recherche bibliographique. Ensuite, les développements mathématiques ainsi que les résultats sur les vibrations libres (chapitre II), les vibrations forcées (chapitre III) et le rayonnement acoustique (chapitre IV) sont présentés. À la fin de chaque chapitre des conclusions sont portées sur les conséquences des résultats. Enfin, il est important de souligner que d'un point de vue scientifique l'étude d'un tel problème présente un phénomène très intéressant: la rotation. La façon de tenir compte de ce phénomène et l'étude de ces effets représentent d'ailleurs un objectif principal de cette étude et en sera la principale originalité.