ISO 2041 : Vibrations et chocs mécaniques et surveillance de leur état – Vocabulaire

Résumé

L'ISO 2041 est la norme de vocabulaire de référence pour l'ensemble du domaine des vibrations, des chocs et de la surveillance d'état. Son champ d'application est bien plus large que celui de normes comme l'ISO 1940-2, qui se concentre uniquement sur l'équilibrage. L'ISO 2041 constitue un dictionnaire complet, fournissant des définitions précises de milliers de termes utilisés dans toutes les disciplines connexes, notamment la mesure, l'analyse, les essais et le diagnostic. Son objectif est d'établir un langage commun et clair pour assurer une communication claire entre les professionnels de ces domaines interconnectés.

Table des matières (structure conceptuelle)

La norme est organisée comme un vaste glossaire, les termes étant regroupés en plusieurs sections thématiques pour faciliter la localisation et la compréhension des concepts connexes. Les principales sections comprennent :

1. 1. Concepts fondamentaux :

   Cette section pose les bases de l'ensemble du domaine en définissant ses concepts physiques les plus fondamentaux. Elle définit formellement Vibrations comme la variation dans le temps de la grandeur d'une quantité décrivant le mouvement ou la position d'un système mécanique, lorsque cette grandeur est alternativement supérieure ou inférieure à une valeur moyenne. Elle se distingue de Choc, qui est un événement transitoire, et Oscillation, terme général désignant toute grandeur qui varie de cette manière. Il définit également, de manière cruciale, les propriétés physiques fondamentales qui régissent le comportement vibratoire de tout système : Masse (inertie), la propriété qui résiste à l'accélération ; Rigidité (ressort), la propriété qui résiste à la déformation ; et Amortissement, la propriété qui dissipe l'énergie du système, provoquant la décroissance des oscillations. Le concept de Degrés de liberté est également introduit, définissant le nombre de coordonnées indépendantes nécessaires pour décrire le mouvement du système.

2. 2. Paramètres de vibration et de choc :

   Ce chapitre définit les grandeurs essentielles utilisées pour mesurer et décrire le mouvement vibratoire. Il fournit des définitions formelles des caractéristiques clés d'une oscillation. Fréquence est défini comme le nombre de cycles d'un mouvement périodique qui se produisent dans une unité de temps (mesuré en Hertz, Hz). Amplitude est la valeur maximale de la grandeur oscillante. La norme précise ensuite les trois principaux paramètres de mouvement : Déplacement (à quelle distance quelque chose se déplace), Vitesse (à quelle vitesse il se déplace), et Accélération (le taux de variation de la vitesse, lié aux forces agissant sur le système). Cette section définit également précisément les différentes manières de quantifier l'amplitude d'un signal : crête à crête (l'excursion totale de la valeur positive maximale à la valeur négative maximale), Culminer (la valeur maximale à partir de zéro), et RMS (racine moyenne quadratique), qui est la mesure la plus courante de la vibration globale car elle est liée au contenu énergétique du signal.

3. 3. Instrumentation et mesure :

   Cette section se concentre sur la terminologie des équipements utilisés pour capturer les signaux vibratoires. Elle définit Transducteur (ou capteur) comme dispositif conçu pour convertir une grandeur mécanique (vibration) en signal électrique. Il définit ensuite les types de transducteurs les plus courants utilisés dans la surveillance des machines : Accéléromètre, qui est un capteur de contact qui mesure l'accélération et qui est le type de capteur le plus polyvalent et le plus courant ; et le Sonde de proximité (ou sonde à courants de Foucault), un capteur sans contact qui mesure le déplacement relatif entre la sonde et une cible conductrice, généralement un arbre rotatif. Cette section décrit également l'instrumentation associée, comme les amplificateurs de signaux, les filtres, ainsi que le matériel et les logiciels d'acquisition de données.analyseurs) utilisé pour traiter et afficher les signaux.

4. 4. Traitement et analyse du signal :

   Ce chapitre définit le vocabulaire des techniques mathématiques utilisées pour transformer les données vibratoires brutes en informations diagnostiques. Il définit les deux principaux domaines d'analyse : Forme d'onde temporelle, qui est un tracé de l'amplitude en fonction du temps, et le Spectre (ou diagramme de domaine fréquentiel), qui montre l'amplitude en fonction de la fréquence. La norme définit Analyse spectrale comme le processus de décomposition d'un signal temporel en ses fréquences constitutives. L'algorithme mathématique utilisé pour ce faire est le FFT (Transformée de Fourier rapide). Cette section définit également les principales caractéristiques spectrales telles que Harmoniques (multiples entiers d'une fréquence fondamentale) et bandes latérales (fréquences qui apparaissent autour d'une fréquence centrale). De plus, il définit des concepts essentiels pour le traitement du signal numérique, tels que Aliasing (une forme de distorsion qui se produit si le taux d'échantillonnage est trop faible) et Fenêtrage (l'application d'une fonction mathématique pour réduire une erreur connue sous le nom de fuite spectrale).

5. 5. Caractéristiques des systèmes (analyse modale) :

   Cette section définit la terminologie utilisée pour décrire les propriétés dynamiques inhérentes d'une structure mécanique. Elle définit Fréquence naturelle comme fréquence à laquelle un système vibre s'il est perturbé par rapport à sa position d'équilibre puis laissé libre de ses mouvements. Lorsqu'une fréquence de forçage externe coïncide avec une fréquence naturelle, le phénomène de Résonance se produit, ce qui est défini comme une condition d'amplitude vibratoire maximale. Cette section définit également les termes utilisés en analyse modale expérimentale, tels que Forme du mode (le modèle caractéristique de déflexion d'une structure à une fréquence naturelle spécifique) et le Fonction de réponse en fréquence (FRF), qui est une mesure qui caractérise la relation entrée-sortie d'un système et est utilisée pour identifier ses fréquences naturelles et ses propriétés d'amortissement.

6. 6. Surveillance de l'état et diagnostic :

   Ce dernier chapitre définit les termes relatifs à l'application pratique de l'analyse vibratoire à la maintenance des machines. Il définit Surveillance de l'état Il s'agit du processus de surveillance d'un paramètre d'état d'une machine (ici, les vibrations) afin d'identifier une variation significative indiquant un défaut en développement. À partir de là, Diagnostic est définie comme le processus d'utilisation des données surveillées pour identifier le défaut spécifique, sa localisation et sa gravité. La norme introduit également le concept plus avancé de Pronostics, qui consiste à prévoir l'état futur de la machine et sa durée de vie utile restante. Il fournit également des définitions d'indicateurs diagnostiques clés calculés à partir du signal vibratoire, tels que Facteur de crête et Kurtosis, qui sont des mesures statistiques utilisées pour détecter les défauts précoces des roulements et des engrenages.

Importance clé

• Communication interdisciplinaire : Il fournit un langage commun aux ingénieurs mécaniciens, aux spécialistes de la fiabilité, aux techniciens et aux universitaires pour communiquer efficacement.
• Document justificatif : Il s'agit de la référence principale pour la terminologie utilisée dans la quasi-totalité des autres normes ISO relatives aux vibrations et à la surveillance conditionnelle. Lorsqu'une autre norme utilise un terme comme « intensité des vibrations », celui-ci est formellement défini dans la norme ISO 2041.
• Fondation éducative : Pour quiconque s’intéresse au domaine de l’analyse des vibrations, cette norme représente la source faisant autorité pour la terminologie et les définitions correctes.

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