La vibration est un mouvement oscillatoire. Ce chapitre résume les réactions humaines aux vibrations globales du corps, aux vibrations transmises par la main et aux causes du mal des transports.
Vibration du corps entier se produit lorsque le corps est appuyé sur une surface qui vibre (par exemple, en étant assis sur un siège qui vibre, debout sur un sol vibrant ou couché sur une surface vibrante). Les vibrations globales du corps se produisent dans toutes les formes de transport et lors de travaux à proximité de certaines machines industrielles.
Vibration transmise à la main est la vibration qui pénètre dans le corps par les mains. Elle est causée par divers processus dans l'industrie, l'agriculture, l'exploitation minière et la construction où des outils ou des pièces vibrants sont saisis ou poussés par les mains ou les doigts. L'exposition aux vibrations transmises par la main peut entraîner le développement de plusieurs troubles.
Mal des transports peut être causé par une oscillation à basse fréquence du corps, certains types de rotation du corps et le mouvement des écrans par rapport au corps.
Ampleur
Les déplacements oscillants d'un objet impliquent alternativement une vitesse dans un sens puis une vitesse dans le sens opposé. Ce changement de vitesse signifie que l'objet accélère constamment, d'abord dans une direction, puis dans la direction opposée. L'amplitude d'une vibration peut être quantifiée par son déplacement, sa vitesse ou son accélération. Pour des raisons pratiques, l'accélération est généralement mesurée avec des accéléromètres. Les unités d'accélération sont les mètres par seconde par seconde (m/s2). L'accélération due à la gravité terrestre est d'environ 9.81 m/s2.
L'amplitude d'une oscillation peut être exprimée comme la distance entre les extrémités atteintes par le mouvement (la valeur crête à crête) ou la distance entre un point central et la déviation maximale (la valeur crête). Souvent, l'amplitude de la vibration est exprimée en termes de mesure moyenne de l'accélération du mouvement oscillatoire, généralement la valeur quadratique moyenne (m/s2 rms). Pour un mouvement à fréquence unique (sinusoïdale), la valeur efficace est la valeur de crête divisée par √2.
Pour un mouvement sinusoïdal, l'accélération, a (en m/s2), peut être calculé à partir de la fréquence, f (en cycles par seconde), et le déplacement, d (en mètres):
un=(2pf)2d
Cette expression peut être utilisée pour convertir les mesures d'accélération en déplacements, mais elle n'est précise que lorsque le mouvement se produit à une seule fréquence.
Des échelles logarithmiques pour quantifier les amplitudes de vibration en décibels sont parfois utilisées. Lors de l'utilisation du niveau de référence de la norme internationale 1683, le niveau d'accélération, La, s'exprime par La = 20 bûches10(a/a0), où a est l'accélération mesurée (en m/s2 rms) et a0 est le niveau de référence de 10-6 m / s2. D'autres niveaux de référence sont utilisés dans certains pays.
La fréquence
La fréquence des vibrations, qui s'exprime en cycles par seconde (hertz, Hz), affecte la mesure dans laquelle les vibrations sont transmises au corps (par exemple, à la surface d'un siège ou à la poignée d'un outil vibrant), la mesure dans laquelle dont il est transmis à travers le corps (par exemple, du siège à la tête), et l'effet des vibrations dans le corps. La relation entre le déplacement et l'accélération d'un mouvement dépend également de la fréquence d'oscillation : un déplacement d'un millimètre correspond à une très faible accélération aux basses fréquences mais à une très forte accélération aux hautes fréquences ; le déplacement des vibrations visible à l'œil humain ne fournit pas une bonne indication de l'accélération des vibrations.
Les effets des vibrations globales du corps sont généralement les plus importants à l'extrémité inférieure de la plage, de 0.5 à 100 Hz. Pour les vibrations transmises à la main, des fréquences aussi élevées que 1,000 0.5 Hz ou plus peuvent avoir des effets néfastes. Les fréquences inférieures à environ XNUMX Hz peuvent provoquer le mal des transports.
Le contenu fréquentiel des vibrations peut être représenté par des spectres. Pour de nombreux types de vibrations transmises au corps entier et à la main, les spectres sont complexes, certains mouvements se produisant à toutes les fréquences. Néanmoins, il y a souvent des pics, qui montrent les fréquences auxquelles la plupart des vibrations se produisent.
Étant donné que les réponses humaines aux vibrations varient en fonction de la fréquence de vibration, il est nécessaire de pondérer la vibration mesurée en fonction de la quantité de vibration qui se produit à chaque fréquence. Les pondérations de fréquence reflètent la mesure dans laquelle les vibrations provoquent l'effet indésirable à chaque fréquence. Des pondérations sont nécessaires pour chaque axe de vibration. Différentes pondérations de fréquence sont nécessaires pour les vibrations globales du corps, les vibrations transmises à la main et le mal des transports.
Direction
Les vibrations peuvent avoir lieu dans trois sens de translation et trois sens de rotation. Pour les personnes assises, les axes de translation sont désignés x-axe (avant-arrière), y-axe (latéral) et
z-axe (vertical). Rotations autour du x-, y- Et z-les axes sont désignés rx (rouler), ry (hauteur) et rz (lacet), respectivement. La vibration est généralement mesurée aux interfaces entre le corps et la vibration. Les principaux systèmes de coordonnées pour mesurer les vibrations par rapport aux vibrations transmises à l'ensemble du corps et à la main sont illustrés dans les deux articles suivants du chapitre.
Durée
Les réponses humaines aux vibrations dépendent de la durée totale d'exposition aux vibrations. Si les caractéristiques des vibrations ne changent pas avec le temps, la vibration quadratique moyenne fournit une mesure pratique de l'amplitude moyenne des vibrations. Un chronomètre peut alors suffire à évaluer la durée d'exposition. La sévérité de l'amplitude moyenne et de la durée totale peut être appréciée en se référant aux normes des articles suivants.
Si les caractéristiques de vibration varient, la vibration moyenne mesurée dépendra de la période sur laquelle elle est mesurée. De plus, on pense que l'accélération quadratique moyenne sous-estime la gravité des mouvements qui contiennent des chocs ou qui sont autrement très intermittents.
De nombreuses expositions professionnelles sont intermittentes, varient en ampleur d'un moment à l'autre ou contiennent des chocs occasionnels. La sévérité de tels mouvements complexes peut être accumulée d'une manière qui donne un poids approprié, par exemple, à de courtes périodes de vibration de grande amplitude et à de longues périodes de vibration de faible amplitude. Différentes méthodes de calcul des doses sont utilisées (voir « Vibrations globales du corps », « Vibrations transmises à la main » et « Mal des transports » dans ce chapitre).