ISO 10846-2:1997
(Main)Acoustics and vibration — Laboratory measurement of vibro-acoustic transfer properties of resilient elements — Part 2: Dynamic stiffness of elastic supports for translatory motion — Direct method
Acoustics and vibration — Laboratory measurement of vibro-acoustic transfer properties of resilient elements — Part 2: Dynamic stiffness of elastic supports for translatory motion — Direct method
Acoustique et vibrations — Mesurage en laboratoire des propriétés de transfert vibro-acoustique des éléments élastiques — Partie 2: Raideur dynamique en translation des supports élastiques — Méthode directe
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10846-2
First edition
1997-10-15
Acoustics and vibration — Laboratory
measurement of vibro-acoustic transfer
properties of resilient elements —
Part 2:
Dynamic stiffness of elastic supports for
translatory motion — Direct method
Acoustique et vibrations — Mesurage en laboratoire des propriétés
de transfert vibro-acoustique des éléments élastiques —
Partie 2: Raideur dynamique en translation des supports élastiques —
Méthode directe
A
Reference number
ISO 10846-2:1997(E)
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ISO 10846-2:1997(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
International Standard ISO 10846-2 was prepared jointly by Technical Committees ISO/TC 43, Acoustics,
Subcommittee SC 1, Noise, and ISO/TC 108, Mechanical vibration and shock.
Annexes A and B of this part of ISO 10846 are for information only.
© ISO 1997
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced
or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and
microfilm, without permission in writing from the publisher.
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Printed in Switzerland
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ISO 10846-2:1997(E)
Introduction
Passive vibration isolators of various kinds are used to reduce the transmission of vibrations. Examples are
automobile engine mounts, elastic supports for buildings, elastic mounts and flexible shaft couplings for shipboard
machinery and small isolators in household appliances.
This part of ISO 10846 specifies a direct method for measuring the dynamic transfer stiffness function of linear
elastic supports. This includes elastic supports with non-linear static load-deflection characteristics as long as the
elements show an approximate linearity for vibrational behaviour for a given static preload. This part of ISO 10846
belongs to a series of International Standards on methods for the laboratory measurement of vibro-acoustic
properties of resilient elements, which also includes documents on measurement principles, on a indirect method
and on a driving point method. ISO 10846-1 provides guidance for the selection of the appropriate part of the series.
The laboratory conditions described in this part of ISO 10846 include the application of static preload. The results of
the direct method are useful for isolators which are used to prevent low-frequency vibration problems and to
attenuate structure-borne sound. The method is not sufficiently appropriate to characterize completely isolators
which are used to attenuate shock excursions.
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©
INTERNATIONAL STANDARD ISO ISO 10846-2:1997(E)
Acoustics and vibration — Laboratory measurement of
vibro-acoustic transfer properties of resilient elements —
Part 2:
Dynamic stiffness of elastic supports for translatory motion — Direct
method
1 Scope
This part of ISO 10846 specifies a method for determining the dynamic transfer stiffness for translations of elastic
supports, under specified preload. The method concerns the laboratory measurement of vibrations on the input side
and blocking output forces and is called the direct method.
The method is applicable to elastic supports with parallel flanges (see figure 1).
NOTE 1 Vibration isolators which are the subject of this part of ISO 10846 are those which are used to reduce:
a) the transmission of audiofrequency vibrations (structure-borne sound, 20 Hz to 20 kHz) to a structure which may, for
example, radiate unwanted fluidborne sound (airborne, waterborne or other);
b) the transmission of low-frequency vibrations (typically 1 Hz to 80 Hz) which may, for example, act upon human
subjects or cause damage to structures of any size when vibration is too severe.
NOTE 2 In practice the size of the available test rig(s) may restrict the use of very small or very large elastic supports.
NOTE 3 When an elastic support has no parallel flanges, an auxiliary fixture should be included as part of the test element to
arrange for parallel flanges.
NOTE 4 Portions of continuous supports of strips and mats are used as test samples in this method. Whether or not the
portion describes the behaviour of the complex system sufficiently is the responsibility of the user of this part of ISO 10846.
Figure 1 — Example of elastic supports with parallel flanges
Measurements for translations normal and transverse to the flanges are covered in this part of ISO 10846.
The method covers the frequency range from 1 Hz up to a frequency f , which is usually determined by the test rig.
1
1
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ISO 10846-2:1997(E)
The data obtained according to the method specified in this part of ISO 10846 can be used for:
product information provided by manufacturers and to suppliers;
information during product development;
quality control;
calculation of the transfer of vibrational energy through isolators.
2 Normative references
The following standards contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this part of
ISO 10846. At the time of publication, the editions indicated were valid. All standards are subject to revision, and
parties to agreements based on this part of ISO 10846 are encouraged to investigate the possibility of applying the
most recent editions of the standards indicated below. Members of ISO maintain registers of currently valid
International Standards.
1)
ISO 266:— , Acoustics — Preferred frequencies.
ISO 2041:1990, Vibration and shock — Vocabulary.
ISO 10846-1:1997, Acoustics and vibration — Laboratory measurement of vibro-acoustic transfer properties of
resilient elements — Part 1: Principles and guidelines.
ISO 5347-3:1993, Methods for the calibration of vibration and shock pick-ups — Part 3: Secondary vibration
calibration.
ISO 5348:1987, Mechanical vibration and shock — Mechanical mounting of accelerometers.
ISO 7626-1:1986, Vibration and shock — Experimental determination of mechanical mobility — Part 1: Basic
definitions and transducers.
ISO 7626-2:1990, Vibration and shock — Experimental determination of mechanical mobility — Part 2:
Measurements using single-point translational excitation with an attached vibration exciter.
3 Definitions
For the purposes of this part of ISO 10846, the definitions given in ISO 2041 and the following apply.
3.1
resilient element
(see vibration isolator)
3.2
vibration isolator
isolator designed to attenuate the transmission of vibration in frequency range [ISO 2041:1990, 2.110]
3.3
elastic support
vibration isolator suitable for supporting part of the mass of a machine, a building or another type of structure
1) To be published. (Revision of ISO 266:1975)
2
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ISO 10846-2:1997(E)
3.4
blocking force
F
b
dynamic force on the output side of a vibration isolator which results in a zero displacement output
3.5
dynamic driving point stiffness
k
1,1
frequency-dependent complex ratio of the force on the input side of a vibration isolator with the output side blocked
to the complex displacement on the input side during simple harmonic vibration
NOTE 1 k may depend on static preload, temperature and other conditions.
1,1
NOTE 2 At low frequencies k is solely determined by elastic and dissipative forces. At higher frequencies inertial forces in
1,1
the resilient element play a role as well.
3.6
dynamic transfer stiffness
k
2,1
frequency-dependent complex ratio of the force on the blocked output side of a vibration isolator to the complex
displacement on the input side during simple harmonic vibration
NOTE 1 k may depend on static preload, temperature and other conditions.
2,1
NOTE 2 At low frequencies k is solely determined by elastic and dissipative forces and k = k . At higher frequencies
2,1 2,1 1,1
inertial forces in the resilient element play a role as well and k ≠ k .
2,1 1,1
3.7
loss factor of resilient element
h
frequency-dependent ratio of the imaginary part of k to the real part of k (i.e. tangent of the phase angle of k ) in
2,1 2,1 2,1
the low-frequency range where inertial forces in the element are negligible
3.8
frequency-averaged dynamic transfer stiffness
k
av
function of the frequency of the average value of the dynamic transfer stiffness over a frequency band Δf
3.9
point contact
contact area which vibrates as the surface of a rigid body
3.10
normal translation
translational vibration normal to the flanges of the isolator and parallel to the direction of the static preload
3.11
transverse translation
translational vibration in a direction perpendicular to that of the normal translation
3.12
linearity
property of the dynamic behaviour of a vibration isolator if it satisfies the principle of superposition
NOTE 1 The principle of superposition can be stated as follows: if an input ( ) produces an output ( ) and in a separate
x t y t
1 1
test an input x (t) produces an output y (t), superposition holds if the input ax (t) + bx (t) produces the output ay (t) + by (t). This
2 2 1 2 1 2
must hold for all values of a, b and x (t), x (t); a and b are arbitrary constants.
1 2
NOTE 2 In practice the above test for linearity is impractical and a limited check of linearity is done by measuring the
dynamic transfer stiffness for a range of input levels. For a specific preload, if the dynamic transfer stiffness is nominally
invariant the system can be considered linear. In effect this procedure checks for a proportional relationship between the
response and the excitation (see 7.7).
3
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ISO 10846-2:1997(E)
3.13
direct method
method in which either the input displacement, velocity or acceleration and the blocking output force are measured
3.14
indirect method
method in which the vibration transmissibility (for displacement, velocity or acceleration) of an isolator is measured,
with the output loaded by a known mass
3.15
driving point method
method in which either the input displacement, velocity or acceleration and the input force are measured, with the
output side of the vibration isolator blocked
3.16
vibratory force level
L
F
level calculated by the following formula:
F
rms
= 20 lg dB
L
F
F
0
– 6
where F is the r.m.s. value of the force in a specific frequency band and F is the reference force (F = 10 N)
rms 0 0
3.17
vibratory acceleration level
L
a
level calculated by the following formula:
a
rms
20 lg dB
=
L
a
a
0
where a is the r.m.s. value of the acceleration in a specific frequency band and a is the reference acceleration
rms 0
–6 2
(a = 10 m/s )
0
3.18
level of dynamic transfer stiffness
Lk2,1
level calculated by the following formula:
k
2,1
= 20 lg dB
L
k
2,1
k
0
where |k | is the magnitude of the dynamic transfer stiffness at specified frequency and k is the reference stiffness
2,1 0
–1
(k = 1 N·m )
0
3.19
level of frequency-averaged dynamic transfer stiffness
Lkav
level calculated by the following formula:
k
av
= 20 lg dB
L
k
av
k
0
–1
where k is the frequency-averaged dynamic transfer stiffness (3.8) and k is the reference stiffness (k = 1 N·m )
av 0 0
4
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ISO 10846-2:1997(E)
3.20
flanking transmission
forces and accelerations at the output side caused by the vibration exciter at the input side but via transmission
paths other than through the elastic support under test
4 Principle
The measurement principle of the direct method is discussed in ISO 10846-1. The basic principle is that the
blocking output force is measured between the output side of the vibration isolator and a foundation. The foundation
must provide a sufficient reduction of the vibrations on the output side of the test object compared to those on the
input side.
5 Apparatus
5.1 Normal translations
A schematic representation of a test rig for resilient supports exposed to normal translational vibrations is shown in
figure 2. The test rig shall include the items listed in 5.1.1 to 5.1.5.
5.1.1 Resilient support under test, positioned on a heavy and stiff foundation table.
The resilient support under test is mounted using a force measurement system and under the appropriate static
preload.
NOTE — In principle the static and dynamic actuator may be placed underneath the test object and the force measurement
system on top between the test object and the moveable frame traverse. However, in practice this may lead to a more limited
frequency range for valid measurements.
5.1.2 Preloading system, consisting of one of the following options:
a) a hydraulic actuator in a frame, which serves also as vibration exciter;
b) a frame, which provides static preload only (if this is applied, auxiliary vibration isolators shall be used for
dynamic decoupling of the test object from the frame, see figure 2);
c) gravity load using a mass on top of the test object (with or without support frame).
NOTE — In many cases it will be necessary to apply a force distribution plate directly on top of the elastic support. Besides its
function of load distribution, it also provides a uniform vibration of the top flange under dynamic forces.
5.1.3 Force measurement system on the output side of the elastic support, consisting of one or more force
transducers.
NOTE 1 It may be necessary to apply a force distribution plate between the test element and the force transducers.
NOTE 2 Besides its function of load distribution, the force distribution plate also provides a high contact stiffness to the force
transducers. Moreover, it provides a uniform vibration of the bottom flange.
5.1.4 Acceleration measurement systems on the input and output sides of the test object.
The accelerometers on the flanges or on the force distribution plates may be placed on the vertical axis of
symmetry. When such a placement is not feasible, the measurement may be made by taking the linear average of
the signals of two symmetrically positioned accelerometers.
NOTE — Provided that their frequency range is appropriate, displacement or velocity transducers may be used instead of
accelerometers.
5
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5.1.5 Dynamic excitation system, consisting of either
a) a hydraulic actuator which also can provide a static preload; or
b) one or more electrodynamic vibration exciters (shakers) with connection rods.
NOTE Dynamic decoupling of the vibration source from the test frame reduces the flanking transmission via the frame. In
rigs which use a hydraulic actuator for both static and dynamic loading, such decoupling is usually avoided because it would
have adverse affects on low-frequency measurements.
Figure 2 — Example of laboratory test rig for measuring the dynamic transfer stiffness for normal
translations
5.2 Transverse translations
A schematic representation of a test rig for elastic supports exposed to translational vibrations perpendicular to the
normal load direction is shown in figure 3 a). The test rig shall include the items listed in 5.2.1 to 5.2.5.
5.2.1 Resilient support under test, positioned on a heavy, stiff foundation table [if necessary with auxiliary
supports, see figure 3 c)]. The foundation table shall provide a high degree of stiffness to the force measurement
system in the measurement direction.
6
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5.2.2 Preloading system, [see figure 3 b)] consisting of:
a) a force distribution plate (see the note in 5.1.2);
b) low friction bearings;
c) a top plate or beam for applying the static preload;
d) a hydraulic actuator or a mass supported by a frame, to apply the required static preload.
5.2.3 Force measurement system, consisting of one of the following options.
a) One or more force transducers for the measurement of shear forces [see figure 3 d)]. It may be necessary to
apply a force distribution plate between the test element and the force transducers (see note 2 in 5.1.3).
b) Low friction bearings and one or more normal force transducers [see figure 3 c)]. It may be necessary to apply
a force distribution plate between the test element and the force transducers (see note 2 in 5.1.3).
5.2.4 Acceleration measurement systems on the input and output sides of the test object.
The accelerometers on the flanges or on the force distribution plates may be placed on a horizontal symmetry axis
of these components. Alternatively the measurement may be made by taking the linear average of the signals of
two symmetrically positioned accelerometers.
NOTE — Provided that their frequency range is appropriate, displacement or velocity transducers may be used instead of
accelerometers.
5.2.5 Vibration exciter, with connection rod.
NOTE — See the note in 5.1.5 on dynamic decoupling of the exciter.
6 Criteria for adequacy of the test arrangement
6.1 Frequency range
Each test facility has a limited frequency range in which valid tests can be performed. One limitation is given by the
usable bandwidth of the vibration actuator. Another limitation follows from the requirements for measuring the
blocking output force. In figures 2, 3 and 4 the following dynamic measurement quantities are given:
F blocking output force;
2
a acceleration of input flange and input force distribution plate;
1
a acceleration of output flange and output force distribution plate.
2
The measurements according to this part of ISO 10846 are valid only for those frequencies where
D =− ≥ 20 dB (1)
LL L
aa
12
12
NOTE — A too small value for the level difference ΔL can be explained by an insufficient stiffness mismatch between the test
12
element and the foundation table or flanking transmission via the traverse and the columns to the output side of the test
elements or by airborne sound. Use of vibration isolators to decouple the top test element from the load frame (see figure 2)
and also to decouple the vibration exciter from the frame would reduce flanking transmission significantly.
7
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Figure 3 — Example of laboratory test rig for measuring the dynamic transfer stiffness for transverse
translation
Figure 4 — Forces and acceleration on output side of the isolator
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6.2 Measurement of blocking force
The mass between the test isolator and the output force transducers causes a bias error in the measurement of the
blocking force. Using the symbols in figure 4, the difference between the approximated blocking force F' and the
2
measured force F is equal to the inertia force m a .
2 2 2
The mass m is the sum of the mass of the output force distribution plate and half the mass of the force transducers
2
and shall respect the following inequality:
L/20F2
10
≤×0,06 kg (2)m2
L/20a2
10
NOTE 1 Inequality (2) is equivalent to the requirement that −≤ 0,5 dBFLL’F2
2
NOTE 2 If inequality (2) is not respected then either a decrease of m or an increase of force transducer(s) stiffness is
2
needed. The latter may imply the use of more transducers or a larger transducer.
6.3 Force transducers
Force transducers shall be used which are calibrated in the frequency range of interest and having a sensitivity level
which is frequency independent within 0,5 dB. Calibration shall be carried out according to
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10846-2
Première édition
1997-10-15
Acoustique et vibrations — Mesurage en
laboratoire des propriétés de transfert
vibro-acoustique des éléments
élastiques —
Partie 2:
Raideur dynamique en translation des
supports élastiques — Méthode directe
Acoustics and vibration — Laboratory measurements of vibro-acoustic
transfer properties of resilient elements —
Part 2: Dynamic stiffness of elastic supports for translatory motion — Direct
method
Numéro de référence
ISO 10846-2:1997(F)
©
ISO 1997
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ISO 10846-2:1997(F)
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ii © ISO 1997 – Tous droits réservés
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ISO 10846-2:1997(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente partie de l’ISO 10846 peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
La Norme internationale ISO 10846-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 43, Acoustique, sous-comité
SC 1, Bruit, et ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques.
L'ISO 10846 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Acoustique et vibrations — Mesurage
en laboratoire des propriétés de transfert vibro-acoustique des éléments élastiques:
� Partie 1: Principes et lignes directrices
� Partie 2: Raideur dynamique en translation des supports élastiques — Méthode directe
� Partie 3: Raideur dynamique en translation des supports élastiques — Méthode indirecte
� Partie 4: Données de transfert pour autres que les supports élastiques
� Partie 5: Rigidité dynamique à basse fréquence des supports élastiques pour un mouvement de translation —
Méthode du point de conduite
L'annexe A de la présente partie de l'ISO 10846 est donnée uniquement à titre d'information.
© ISO 1997 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 10846-2:1997(F)
Introduction
Divers types d'isolateurs de vibrations passifs sont utilisés pour réduire la transmission des vibrations. En voici
quelques exemples: les dispositifs pour moteurs automobiles, supports élastiques utilisés dans le bâtiment, les
montages élastiques et les accouplements d'arbres souples pour la machinerie des navires ainsi que les petits
isolateurs d'appareils ménagers.
La présente partie de l'ISO 10846 spécifie une méthode directe de mesurage de la fonction de raideur de transfert
dynamique des supports élastiques linéaires, y compris les supports élastiques présentant des caractéristiques
charge statique-déviation non linéaires, tant que ces éléments présentent une linéarité approchée du comporte-
ment vibratoire pour une précharge statique donnée. La présente partie de l'ISO 10846 s'inscrit dans une série de
Normes internationales traitant des méthodes de mesurage en laboratoire des propriétés vibro-acoustiques des
éléments élastiques et comportant des documents sur les principes de mesurage, la méthode indirecte et la
méthode du point d'application. L'ISO 10846-1 fournit un guide pour le choix de la norme internationale appropriée.
Les conditions de laboratoire décrites dans la présente partie de l'ISO 10846 incluent l'application de la précharge
statique. Les résultats de la méthode directe sont utiles pour les isolateurs servant à prévenir les problèmes de
vibrations de basses fréquences et à atténuer le bruit solidien. La méthode ne permet pas d’établir les
caractéristiques complètes des isolateurs utilisés pour atténuer la transmission des chocs.
iv © ISO 1997 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 10846-2:1997(F)
Acoustique et vibrations — Mesurage en laboratoire des
propriétés de transfert vibro-acoustique des éléments
élastiques —
Partie 2:
Raideur dynamique en translation des supports élastiques —
Méthode directe
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 10846 prescrit une méthode destinée à déterminer la raideur dynamique de transfert en
translation des supports élastiques soumis à une précharge spécifiée. La méthode, qui concerne le mesurage en
laboratoire des vibrations, à l’entrée, et des forces de blocage en sortie, est désignée sous le nom de méthode
directe.
La méthode est applicable aux supports élastiques à brides parallèles (voir Figure 1).
NOTE 1 Les isolateurs de vibrations qui font l'objet de la présente partie de l'ISO 10846 sont ceux utilisés pour réduire:
a) la transmission de vibrations de fréquence audible (bruit solidien de 20 Hz à 16 kHz) à une structure qui peut, par exemple,
rayonner un bruit propagé par voie fluide (bruit aérien, propagé par l'eau ou tout autre fluide);
b) la transmission de vibrations de basse fréquence (généralement de 1 à 80 Hz) qui peuvent, par exemple, agir sur les
individus ou endommager les structures de toutes dimensions lorsque la vibration est trop importante.
NOTE 2 Dans la pratique, les dimensions du ou des bancs d'essai disponibles peuvent restreindre l’emploi de supports
élastiques très petits ou très grands.
NOTE 3 Lorsqu'un support élastique ne comporte pas de brides parallèles, il convient d'inclure une fixation supplémentaire
faisant partie du dispositif d'essai pour réaliser des brides parallèles.
NOTE 4 La méthode englobe des échantillons de supports continus se présentant sous la forme de bandes ou de tapis. Il
incombe à l'utilisateur de la présente partie de l'ISO 10846 de décider si l'échantillon décrit suffisamment ou non le
comportement du système complexe.
Figure 1 — Exemples de supports élastiques à brides parallèles
© ISO 1997 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 10846-2:1997(F)
Les mesurages des translations normales et transverses par rapport aux brides sont traités dans la présente partie
de l'ISO 10846.
La méthode couvre le domaine de fréquences, normalement déterminé par le banc d'essai, de 1 Hz à la
fréquence f .
1
Les données obtenues selon la méthode spécifiée dans la présente partie de l'ISO 10846 peuvent être utilisées:
� comme les informations sur les produits fournies par les fabricants et les fournisseurs;
� comme les informations au cours de la mise au point du produit;
� pour le contrôle de qualité;
� pour le calcul du transfert des vibrations à travers les isolateurs.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente partie de l'ISO 10846. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente partie de l'ISO 10846 sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO 266: 1997, Acoustique� Fréquences normales.
ISO 2041:1990, Vibrations et chocs� Vocabulaire.
ISO 10846-1:1997, Acoustique et vibrations � Mesurage en laboratoire des propriétés de transfert vibro-
acoustique des éléments élastiques� Partie 1: Principes et lignes directrices.
ISO 5347-3:1993, Méthodes pour l'étalonnage de capteurs de vibrations et de chocs� Partie 3: Étalonnage
secondaire de vibrations.
ISO 5348:1987, Vibrations et chocs mécaniques� Fixation mécanique des accéléromètres.
ISO 7626-1:1986, Vibrations et chocs � Détermination expérimentale de la mobilité mécanique � Partie 1:
Définitions fondamentales et transducteurs.
ISO 7626-2:1990, Vibrations et chocs � Détermination expérimentale de la mobilité mécanique � Partie 2:
Mesurages avec utilisation d'une excitation de translation en un seul point, au moyen d'un générateur de vibrations
solidaire de ce point.
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 10846, les termes et définitions donnés dans l'ISO 2041 ainsi que
les suivants s'appliquent.
3.1
élément élastique
VOIR isolateur de vibrations
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ISO 10846-2:1997(F)
3.2
isolateur de vibrations
isolateur conçu pour atténuer la transmission des vibrations sur un domaine de fréquences [ISO 2041:1990, 2.110]
3.3
support élastique
Isolateur de vibrations capable de supporter une partie de la masse d'une machine, d'un bâtiment ou de tout autre
type de structure
3.4
forcedeblocage
F
b
force dynamique à la sortie d'un isolateur de vibrations qui donne un déplacement nul en sortie
3.5
raideur dynamique au point d'application
k
1,1
rapport, fonction de la fréquence, de la force complexe à l'entrée d'un isolateur de vibrations, sortie bloquée, au
déplacement complexe, à l'entrée, pendant un mouvement harmonique simple
NOTE 1 k peut dépendre de la précharge statique, de la température et d'autres conditions.
1,1
NOTE 2 Aux basses fréquences, k est uniquement déterminé par les forces élastiques et de dissipation. Aux fréquences
1,1
plus élevées, les forces d'inertie de l'élément élastique interviennent également.
3.6
raideur dynamique de transfert
k
2,1
rapport complexe, fonction de la fréquence, de la force complexe en sortie bloquée d'un isolateur de vibrations au
déplacement complexe à l'entrée, pendant un mouvement harmonique simple
NOTE 1 k peut dépendre de la précharge statique, de la température et d'autres conditions.
2,1
NOTE 2 Aux basses fréquences, k est uniquement déterminé par les forces élastiques et de dissipation et k = k .Aux
2,1 2,1 1,1
fréquences plus élevées, les forces d'inertie de l'élément élastique jouent aussi un rôle et k � k .
2,1 1,1
3.7
facteur de perte de l'élément élastique
�
rapport, fonction de la fréquence, de la partie imaginaire de k à la partie réelle de k , c'est-à-dire la tangente de
2,1 2,1
l'angle de phase de k dans le domaine des basses fréquences où les forces d'inertie de l'élément sont
2,1
négligeables
3.8
raideur dynamique de transfert moyennée en fréquence
k
av
valeur moyenne, fonction de la fréquence, de la raideur dynamique de transfert dans une bande de fréquences�f
3.9
contact ponctuel
zone de contact qui vibre comme la surface d'un corps rigide
3.10
translation normale
vibration en translation perpendiculaire aux brides de l'isolateur et parallèle à la direction de la précharge statique
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ISO 10846-2:1997(F)
3.11
translation transverse
vibration en translation dans une direction perpendiculaire à celle de la translation normale
3.12
linéarité
propriété du comportement dynamique d'un isolateur de vibrations, s'il répond au principe de superposition
NOTE 1 Le principe de superposition peut être exprimé comme suit: si une grandeur d'entrée x (t) produit une grandeur
1
d'entrée y (t) et que, au cours d'un essai séparé, une grandeur de sortie x (t) produit une grandeur de sortie y (t), il y a
1 2 2
superposition si la grandeur d'entrée �� x (t) + � x (t) produit la grandeur de sortie � y (t) + � y (t). Ceci doit être vrai quelles que
1 2 1 2
soient les valeurs de � et � de x (t) et x (t), � et � étant des constantes arbitraires.
1 2
NOTE 2 Dans la pratique, le test de linéarité ci-dessus est irréaliste et le mesurage de la raideur dynamique de transfert pour
une certaine plage de niveaux d'entrée assure un contrôle limité de la linéarité. Pour une précharge spécifiée, le système peut
être considéré comme linéaire si la raideur dynamique de transfert ne varie pas par rapport à sa valeur nominale. En fait, cette
procédure vérifie s'il y a proportionnalité entre la réponse et l'excitation (voir 7.7).
3.13
méthode directe
méthode dans laquelle on mesure le déplacement, la vitesse ou l'accélération à l'entrée et la force de blocage en
sortie
3.14
méthode indirecte
méthode dans laquelle on mesure la transmissibilité (pour le déplacement, la vitesse ou l'accélération d'un
isolateur), la sortie étant soumise à une charge de masse connue
3.15
méthode du point d'application
méthode dans laquelle on mesure le déplacement, la vitesse ou l'accélération à l'entrée et la force à l'entrée,
l'isolateur de vibrations étant bloqué en sortie
3.16
niveau de force vibratoire
L
F
niveau calculé par la formule suivante:
F
rms
L � 20lg dB
F
F
0
où F désigne la valeur quadratique moyenne de la force dans une bande de fréquences spécifique et F la
rms 0
�6
force de référence (F = 10 N).
0
3.17
niveau d'accélération vibratoire
L
a
niveau calculé par la formule suivante:
a
rms
L � 20lg dB
a
a
0
où � est la valeur quadratique moyenne de l'accélération dans une bande de fréquences spécifique et �
rms 0
�6
l'accélération de référence (� =10 m/s²)
0
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3.18
niveau de raideur dynamique de transfert
L
k2,1
niveau calculé par la formule suivante:
k
2,1
L � 20lg dB
k21,
k
0
où �k � est l'amplitude de la raideur dynamique de transfert à la fréquence spécifiée et k la raideur de référence
2,1 0
�1
(k =1N�m )
0
3.19
niveau de raideur dynamique de transfert moyennée en fréquence
L
kav
niveau calculé par la formule suivante:
k
av
L � 20lg dB
k
av
k
0
où k est la raideur dynamique de transfert moyennée en fréquence (3.8) et k est la raideur de référence
av 0
�1
(k =1N�m )
0
3.20
transmission latérale
forces et accélérations en sortie, provoquées à l'entrée par l'excitateur de vibrations, mais transmises par des
chemins de transmission autres que le support élastique soumis à l'essai
4Principe
Le principe de mesurage de la méthode directe est décrit dans l'ISO 10846-1. Il s'agit, en substance, de mesurer la
force de blocage entre la sortie de l'isolateur de vibrations et un support. Le support doit suffisamment diminuer les
vibrations, côté sortie de l'objet soumis à l’essai, par rapport à celles rencontrées côté entrée.
5 Appareillage
5.1 Translations normales
La Figure 2 représente un schéma du banc d'essai de supports élastiques soumis à des vibrations normales en
translation. Le banc d'essai doit se composer des éléments décrits de 5.1.1 à 5.1.5.
5.1.1 Support élastique soumis à l'essai, reposant sur une table d'assise lourde et rigide.
Le support élastique soumis à l'essai est fixé par l'intermédiaire d'un système de mesurage des forces et sous la
charge statique appropriée.
NOTE En principe, les actionneurs statique et dynamique peuvent être placés sous l'objet soumis à l’essai et le système
de mesurage des forces par dessus, entre l'objet soumis à l’essai et la barre transversale du système mobile. Cependant, cela
peut donner dans la pratique un domaine de fréquences plus limité pour obtenir des mesurages valables.
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5.1.2 Système de préapplication de la charge, constitué de l'une des options suivantes:
a) un actionneur hydraulique monté dans une structure, servant également d'excitateur de vibrations;
b) une structure fournissant uniquement une précharge statique (dans ce cas, des isolateurs de vibrations
auxiliaires doivent être utilisés pour assurer le découplage dynamique entre l'objet soumis à l’essai et la
structure, voir Figure 2);
c) une charge par gravité utilisant une masse placée sur l'objet soumis à l’essai (avec ou sans structure-support);
NOTE Dans de nombreux cas, il sera nécessaire de disposer une plaque de répartition des forces directement par dessus
le support élastique. Outre sa fonction de répartition de la charge, elle sert à assurer une vibration uniforme de la bride
supérieure soumise à des forces dynamiques.
Légende
1 Excitateur 10 Excitation dynamique
2 Barre de liaison 11 Mesurage de l’accélération
3 Barre transversale 12 Plaque de répartition des forces
4 Ressorts de découplage dynamique, précharge statique 13 Barre transversale
5 Mesurage de l'accélération (a )
14 Élément soumis à l’essai
1
15 Mesurage de l’accélération (a )
6 Elément soumis à l’essai 2
7 Mesurage des forces et des accélérations 16 Support rigide
8 Support rigide 17 Élément soumis à l’essai
9 Précharge statique 18 Mesurage de la force (F )
2
Figure 2 — Exemple de banc d'essai de laboratoire destiné au mesurage de la raideur dynamique
de transfert pour les translations normales
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5.1.3 Système de mesurage des forces, en sortie du support élastique, se composant d'un ou de plusieurs
transducteurs de force.
NOTE 1 Il peut être nécessaire de disposer une plaque de répartition des forces entre l'objet soumis à l’essai et les
transducteurs de force.
NOTE 2 Outre sa fonction de répartition de la charge, la plaque de répartition des forces sert à fournir une raideur de contact
élevée aux transducteurs de force. En outre, elle a pour rôle d'assurer une vibration uniforme de la bride inférieure.
5.1.4 Systèmes de mesurage de l'accélération, installés à l'entrée et à la sortie de l'objet soumis à l’essai.
Les accéléromètres montés sur les brides ou sur les plaques de répartition des forces peuvent être placés sur l'axe
de symétrie vertical. Lorsque cet emplacement n'est pas accessible, le mesurage peut être effectué en prenant la
moyenne linéaire des signaux de deux accéléromètres positionnés symétriquement.
NOTE À condition que leur domaine de fréquences convienne, les transducteurs de déplacement ou de vitesse peuvent
remplacer les accéléromètres.
5.1.5 Système d'excitation dynamique, se composant soit
a) d'un actionneur hydraulique pouvant également fournir une précharge statique; soit
b) d'un ou plusieurs excitateurs électrodynamiques de vibrations équipés de barres de connexion.
NOTE Le découplage dynamique entre la source de vibrations et la structure du banc d'essai réduit la transmission
indirecte par celle-ci. Sur les bancs d'essai utilisant un actionneur hydraulique tant pour l'application statique que dynamique de
la charge, on évite habituellement ce découplage car il contrarierait les mesurages en basse fréquence.
5.2 Translations transverses
La Figure 3 a) présente un schéma de banc d'essai pour supports élastiques soumis à des vibrations en translation
perpendiculaires à la direction de charge normale. Le banc d'essai doit comporter les éléments décrits de 5.2.1 à
5.2.5.
5.2.1 Support élastique soumis à l'essai, reposant sur une table d'assise lourde et rigide [si nécessaire munie
de supports auxiliaires, voir Figure 3 c)], assurant une raideur importante au système de mesurage des forces dans
la direction du mesurage.
5.2.2 Système de préapplication de la charge, [voir Figure 3 b)] se composant:
a) d'une plaque de répartition des forces (voir la note en 5.1.2);
b) de paliers à faible frottement;
c) d'une plaque ou d'une poutre supérieure pour l'application de la précharge statique;
d) d'un actionneur hydraulique de masse reposant sur une structure, pour appliquer la précharge statique requise.
5.2.3 Système de mesurage des forces, constitué de l'une des options suivantes:
a) Un ou plusieurs transducteurs pour le mesurage des forces de cisaillement [voir Figure 3 d)]. Il peut être
nécessaire de monter une plaque de répartition des forces entre l'élément soumis à l’essai et les transducteurs
de force (voir note 2 en 5.1.3).
b) Des paliers à faible frottement et un ou plusieurs transducteurs de force normale [voir Figure 3 c)]. Il peut être
nécessaire de monter une plaque de répartition des forces entre l'élément soumis à l’essai et les transducteurs
de force (voir note 2 en 5.1.3).
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9 Précharge statique
Légende
10 Mesurage de l’accélération (a )
1
1 Excitateur
11 Mesurage de l’accélération(a )
2
2 Barre de connexion
12 Barre transversale
3 Barre transversale
13 Plaque de répartition des forces
4 Palier à faible frottement
14 Élément soumis à l’essai
5 Ressort auxiliaire pour empêcher les bruits parasites
15 Élément soumis à l’essai
6 Élément soumis à l’essai
16 Plaque de répartition des forces
7 Mesurage de la force et de l'accélération
17 Mesurage de la force
8 Support rigide
18 Support rigide
Figure 3 — Exemple de banc d'essai de laboratoire destiné au mesurage de la raideur dynamique
de transfert pour les translations transverses
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5.2.4 Systèmes de mesurage de l'accélération, à l'entrée et à la sortie de l'objet soumis à l’essai.
Les accéléromètres se trouvant sur les brides ou sur la plaque de répartition des forces peuvent être placés sur un
axe de symétrie horizontale de ces composants. Sinon, le mesurage peut être effectué en prenant la moyenne
linéaire des signaux de deux accéléromètres positionnés symétriquement.
NOTE À condition que leur domaine de fréquences convienne, les transducteurs de déplacement ou de vitesse peuvent
remplacer les accéléromètres.
5.2.5 Excitateur de vibrations, muni d'une barre de connexion.
NOTE Voir la note en 5.1.5 au sujet du découplage dynamique de l'excitateur.
6 Critères d'adéquation du dispositif d'essai
6.1 Domaine de fréquences
Chaque installation d'essai a un domaine de fréquences limité dans lequel des essais valables peuvent être
effectués. La largeur de bande utilisable de l'actionneur de vibrations fixe une limite. Une autre limite résulte des
prescriptions de mesurage de la force de blocage en sortie. Les Figures 2, 3 et 4 donnent les grandeurs
dynamiques mesurées les plus importantes:
F force de blocage en sortie;
2
a accélération de la bride d'entrée et de la plaque de répartition des forces d'entrée;
1
a accélération de la bride de sortie et de la plaque de répartition des forces de sortie.
2
Les mesurages conformes à la présente partie de l'ISO 10846 sont valables uniquement pour les fréquences telles
que:
D� ��LL W 20 dB (1)
12 aa
12
NOTE Des différences de niveau �L trop faibles peuvent être dues à une désadaptation insuffisante de la raideur entre
12
l'élément soumis à l’essai et la table d'assise ou à une transmission indirecte par l'intermédiaire de la barre transversale et des
colonnes à la sortie des éléments soumis à l'essai ou à du bruit aérien. L'emploi d'isolateurs de vibrations pour découpler
l'élément essayé de la structure de charge (voir Figure 2) et également découpler l'excitateur de vibrations de la structure
devrait réduire considérablement la transmission latérale.
Légende
1 Mesurage de l’accélération (a )
4 Plaque de répartition des forces
2
2 Support rigide
5 Mesurage de la force (F )
2
3 Élément soumis à l’essai
Figure 4 — Forces et accélération à la sortie de l'isolateur
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6.2 Mesurage de la force de blocage
La masse placée entre l'isolateur soumis à l'essai et les transducteurs de force en sortie est à l’origine un biais
dans le mesurage de la force de blocage. En utilisant les symboles de la Figure 4, la différence entre la force de
blocage approchée F' et la force mesurée F est égale à la force d'inertie m a .
2 2 2 2
La masse m est la somme de la masse de la plaque de répartition des forces en sortie et de la moitié de la masse
2
des transducteurs de force et doit obéir à l'inégalité suivante:
L
F /20
2
10
m u 0,06 � kg (2)
2
L
a /20
2
10
NOTE 1 L'inégalité (2) équivaut à la prescriptionLL� u 0,5 dB .
FF�
22
NOTE 2 Si l'inégalité (2) n'est pas respectée, il faut diminuer m ou augmenter la raideur du ou des transducteurs de force.
2
Cette dernière solution peut impliquer l'emploi d'autres transducteurs ou d'un transducteur plus gros.
6.3 Transducteurs de force
Il faut utiliser des transducteurs de force étalonnés dans le domaine de fréquences étudié et ayant une sensibilité
en fréquence plate dans une fourchette de 0,5 dB. L'étalonnage doit être effectué selon la technique de charge par
une masse décrite dans l'ISO 7626-1.
Si l'on a une routine de compensation appropriée (application numérique d’une fonction de transfert appropriée), la
fonction de sensibilité résultante doit satisfaire à la prescription de 0,5 dB.
Les transducteurs de force doivent être insensibles aux effets de l'environnement extérieur tels que température,
humidité, champs magnétiques, électriques ou acoustiques, contraintes et la sensibilité aux forces transversales
aux axes doit être inférieure à 5 % de la sensibilité dans l'axe principal de sensibilité.
6.4 Accéléromètres
Il faut utiliser des accéléromètres de force étalonnés dans le domaine de fréquences étudié et ayant une sensibilité
en fréquence plate dans une fourchette de 0,5 dB près. L'étalonnage doit être effectué conformément à
l'ISO 5347-3.
Il convient que la sensibilité de l'accéléromètre aux vibrations transversales aux axes soit inférieure à 5 % de celle
dans l'axe principal de sensibilité.
En ce qui concerne les effets de l'environnement extérieur, les prescriptions sont les mêmes que pour les
transducteurs de force (voir 6.3).
Les prescriptions valables pour les accéléromètres s'appliquent aussi en cas d'utilisation de transducteurs de
déplacement.
6.5 Sommation des signaux
S'il faut additionner les signaux venant des transducteurs de force ou des accéléromètres, il est préférable de le
faire en utilisant des transducteurs ayant des sensibilités identiques à 5 % près et par sommation analogique.
6.6 Analyseurs
Utiliser des analyseurs à bande étroite satisfaisant aux prescriptions suivantes. Dans le domaine de fréquences
étudié, la résolution spectrale doit fournir au moins cinq fréquences distinctes par bande de tiers d'octave pour les
fréquences supérieures à 20 Hz. Pour fu 20 Hz, l'intervalle de fréquence doit être de 0,2 Hz.
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La différence de réponse en fréquence entre les canaux utilisés pour le mesurage de la force de blocage et pour
celui de l'accélération doit être inférieure à 0,5 dB dans le cas d'un mesurage avec la même résolution en
fréquence que celle utilisée pour les essais du support élastique. D'autres corrections doivent être apportées pour
compenser les différences entre les facteurs de gain des canaux.
NOTE Voici une manière de comparer les gains des canaux. Un signal identique à bande large (par exemple un bruit
blanc) est appliqué à l’entrée des deux canaux. Il convient alors que le niveau du spectre à bande étroite du rapport sorties soit
inférieur à 0,5 dB, sinon il faut utiliser le rapport de gain mesuré comme coefficient correcteur de la raideur dynamique mesurée.
7 Procédures d'essai
7.1 Choix du système de mesurage des forces et des plaques de répartition des forces
En fonction des dimensions et de la symétrie de l'isolateur soumis à l’essai et de la charge maximale admissible,
on utilise un ou plusieurs transducteurs de force (4 maximum).
La plaque de répartition des forces doit être aussi petite et légère que possible; elle doit satisf
...
Questions, Comments and Discussion
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