Unités de mesure de vibrations

Je mène des recherches pour déterminer les limites de vibration d'objets du patrimoine culturel (par exemple, de l'art, de petites sculptures, de la céramique). La source de vibration peut être, par exemple, un moyen de transport, une construction dans ou à proximité d’un musée, ou des concerts de rock dans ou à proximité d’un musée. En tant qu'ancien scientifique des matériaux et ingénieur dans l'industrie aéronautique travaillant sur la durée de vie des composants, je suis parfaitement conscient du fait que les vibrations sont une forme de charge cyclique et que ces dommages sont cumulatifs. Les limites doivent être basées sur une forme de diagramme SN (Wöhler) pour la durée de vie en fatigue. S est normalement donné en amplitude de contrainte, mais on pourrait aussi utiliser le déplacement / déformation, qui peut être converti en contrainte. Cependant, dans le monde de la surveillance des vibrations, les vibrations sont données en vitesse ou en accélération, et parfois en spectres de densité de puissance.

Pour les bâtiments, les critères de vibration sont généralement donnés en unités de vitesse, mais dans les transports, ils sont souvent donnés en g, et parfois en PDS.

J'utilise la vitesse comme mesure de S dans les diagrammes SN, car c'est ce que les ingénieurs du bâtiment utilisent, et c'est ce qui se rapproche le plus de la déformation (une dérivée). Si je donne une limite de vibration en vitesse (et en durée) et à la plage de fréquences dans laquelle elle est valable, alors je donne indirectement une déformation, comme on le voit dans les codes du bâtiment.

Dans le secteur des transports, l'accélération (g) semble être utilisée plus souvent. Je suppose que cela a à voir avec le fait que la cause des dommages est plus susceptible d'être un choc que des vibrations continues.

Alors ma question: quelle unité, vitesse ou accélération, correspond mieux aux dommages causés par les vibrations, et pourquoi?

La meilleure corrélation de vibrations avec les dommages que j'ai jamais vu est le "spectre de dommages par fatigue". Le texte intitulé Analyse des vibrations et des chocs mécaniques, Dommages dus à la fatigue (Analyse des vibrations et des chocs mécaniques) (volume 4) en est une excellente explication , Christian Lalanne; ISBN 978-1848216471.

Fondamentalement, la technique estime la réponse modale d'une structure à une vibration d'excitation de base particulière sur une plage de fréquences propres et les dommages sont supposés être proportionnels au déplacement maximal de l'objet.

Accélération, puisque cela se traduit directement par la force exercée sur l'objet. La vitesse constante est sans importance. Imaginez un objet dans un avion à réaction voyageant vite mais en douceur. La grande vitesse elle-même ne pose pas de problèmes. C'est le changement soudain de vitesse qui se produit, et c'est exactement ce que représente l'accélération.

Dans le secteur automobile, nous développons généralement nos profils de test de vibration de durabilité sur la base de données d’accélération du monde réel en utilisant des dommages équivalents.