Ecole Centrale <strong>de</strong> LyonBibliothèque Michel SerresAssociation <strong>de</strong>s Centraliens <strong>de</strong> Lyon6vibrations forcées ou entretenues, c'est-à-dire se produisant sous l'action <strong>de</strong>forces alternatives et permanentes. Mais tous, anciens ou mo<strong>de</strong>rnes, sontenfouis dans <strong>de</strong>s bibliothèques et ne sont connus que <strong>de</strong> quelques savantset spécialistes. H n'est donc pas téméraire <strong>de</strong> supposer qu'il pourrait être difficileà un ingénieur, livré à ses seules forces, <strong>de</strong> les découvrir et <strong>de</strong> lesconsulter.C'est pourquoi, et tout en avouant que, n'ayant pas canalisé notre activité'dans ce genre d'étu<strong>de</strong>s et ne nous étant pas préoccupé <strong>de</strong> rechercher ce quenotre travail <strong>de</strong> 1932 peut contenir ou non <strong>de</strong> nouveau, il nous a paru qu'ilpourrait rendre quelques services et nous l'avons confié à « <strong>Technica</strong> » qui abien voulu l'accepter.Nous pensons, cependant, qu'il est impossible <strong>de</strong> terminer cette introductionsans mentionner que M. Lemaire, réminent Directeur <strong>de</strong> l'Ecole Centrale Lyonnaise,s'est donné pour tâche <strong>de</strong> diffuser les notions fondamentales <strong>de</strong> la technique<strong>de</strong>s vibrations et que ses leçons, déjà rassemblées par ses élèves dansquatre gros volumes, constituent une œuvre aussi remarquable que précieusepour tous ceux qui os trouveraient aux prises avec les phénomènes vibratoires,si particuliers, et dont l'importance ne cesse <strong>de</strong> croître.H. — CONSIDERATIONS GENERALESLa mécanique rationnelle nous apprend que, lorsqu'un système est soumisà une force sinusoïdale, l'un ou l'autre <strong>de</strong>s <strong>de</strong>ux phénomènes suivants seproduit :1° Si la pério<strong>de</strong> <strong>de</strong> la force est égale à une pério<strong>de</strong> propre d'oscillation dusystème, il prend un mouvement périodique d'amplitu<strong>de</strong> indéfiniment croissante.Pour une poutre fléchissant, sous l'action d'une telle force, en un mouvementalternatif <strong>de</strong> part et d'autre <strong>de</strong> sa position d'équilibre, la rupture seproduirait au moment où la résistance limite à l'allongement ou au raccourcissement<strong>de</strong>s fibres serait atteinte. Cette pério<strong>de</strong> est donc dangereuse pour lapoutre et on doit éviter <strong>de</strong> l'y soumettre. Il faut remarquer, cependant, quela pério<strong>de</strong> propre d'oscillation d'une poutre dépend <strong>de</strong> son coefficient d'élasticité,lequel varie lorsque l'allongement atteint la limite élastique et que, <strong>de</strong>ce fait, le phénomène précé<strong>de</strong>nt peut être modifié ;2° Si la pério<strong>de</strong> <strong>de</strong> la force est différente d'une pério<strong>de</strong> propre du systèmeconsidéré, il finit par prendre un mouvement oscillatoire <strong>de</strong> même pério<strong>de</strong> quela force et d'amplitu<strong>de</strong> constante. Alors, s'il ne s'agit que d'une poutre, sarupture ne pourrait se produire que si l'intensité <strong>de</strong> la force lui imposait <strong>de</strong>sdéformations incompatibles avec sa résistance. Mais, ici encore, un changementdans la valeur du coefficient d'élasticité pourrait se produire et modifiersensiblement l'allure du phénomène.Au reste, sans vouloir négliger la possibilité <strong>de</strong>s ruptures survenant parsuite <strong>de</strong> l'application aux poutres d'efforts oscillatoires trop intenses, nous marqueronsque, le plus généralement, on sera obligé <strong>de</strong> se préoccuper <strong>de</strong> leursoscillations bien avant qu'elles <strong>de</strong>viennent dangereuses pour les charpentes.Si le personnel supporte, en effet, sans fatigue appréciable <strong>de</strong>s amplitu<strong>de</strong>s,comptées entre positions extrêmes, inférieures à 0 mm. 5 ; s'il accepte encore<strong>de</strong>s amplitu<strong>de</strong>s <strong>de</strong> 1 mm., <strong>de</strong>s amplitu<strong>de</strong>s <strong>de</strong> 2 mm. sont franchement pénibleset <strong>de</strong>s amplitu<strong>de</strong>s supérieures donnent une véritable impression d'insécurité.Or, ces amplitu<strong>de</strong>s, qui ne correspon<strong>de</strong>nt qu'à <strong>de</strong>s écarts moitié moindres <strong>de</strong>part et d'autre <strong>de</strong> la forme d'équilibre, sont très inférieures à celles qui seraient 'http://histoire.ec-lyon.frhttp://bibli.ec-lyon.frhttp://www.centraliens-lyon.net
Ecole Centrale <strong>de</strong> LyonBibliothèque Michel SerresAssociation <strong>de</strong>s Centraliens <strong>de</strong> Lyondangereuses pour la plupart <strong>de</strong>s poutres. Ce n'est donc pas tant par la condition<strong>de</strong> résistance qu'on doit calculer <strong>de</strong> telles pièces que par la condition,pour l'amplitu<strong>de</strong> la plus forte, <strong>de</strong> ne pas dépasser la valeur au <strong>de</strong>là <strong>de</strong> laquellele confort n'existe plus. C'est donc par un calcul d'amplitu<strong>de</strong> qu'on seraamené, le plus souvent, à déterminer les dimensions d'une poutre susceptible<strong>de</strong> subir <strong>de</strong>s efforts oscillatoires et cela exige la connaissance <strong>de</strong> l'équation<strong>de</strong> la fibre élastique en fonction du temps. C'est à ce problème qu'est consacréle travail qui va suivre.Nous y supposerons les poutres soumises aux seules forces appliquées et auxréactions <strong>de</strong>s appuis. Nous ne tiendrons pas compte <strong>de</strong>s forces passives quinaissent à ces mêmes appuis, ni <strong>de</strong>s frottements internes qui amortissent trèsrapi<strong>de</strong>ment les vibrations propres provoquées par un ébranlement et qui diminuentles amplitu<strong>de</strong>s <strong>de</strong>s vibrations entretenues. Cette diminution peut cependantêtre compensée par les jeux aux appuis permettant <strong>de</strong>s mouvementsd'encemble.7*- JE.Fig. 1M. EQUATIONS GENERALES••T*«c: a P-Considérons une poutre (Fig. 1) reposantsur <strong>de</strong>ux appuis A et B et maintenue fixeen ces <strong>de</strong>ux points. Appliquons-lui au point Cd'abscisse ^ une force F dépendant dutemps.Une fraction quelconque, A M, <strong>de</strong> cettepoutre est en mouvement sous l'influence <strong>de</strong>sforces qui lui sont appliquées, savoir :— la réaction <strong>de</strong> l'appui A qui peut se réduire à une force R x et à uncouple ui-— l'action <strong>de</strong> la fraction M B qui peut aussi se réduire à une force T, appeléeeffort tranchant et à un couple (j, dit moment fléchissant.— enfin, si M se trouve sur C B, la force directement appliquée.De la présence <strong>de</strong> cette <strong>de</strong>rnière force il résulte une discontinuité en C quenous retrouverons dans la forme <strong>de</strong> la fonction qui représente la ligne élastiquependant le mouvement.Pour trouver les équations du mouvement, nous écrirons les conditions d'équilibreà chaque instant entre les forces d'inertie et les forces appliquées.A cet effet, nous choisirons pour axe <strong>de</strong>s x la droite A B, elle-même supposéehorizontale, avec l'origine en A et A B pour sens positif. L'axe <strong>de</strong>s ysera la verticale <strong>de</strong> A dirigée vers le bas. Le sens positif <strong>de</strong> rotation sera celuikqui amène l'axe <strong>de</strong>s x sur l'axe <strong>de</strong>s y par une rotation <strong>de</strong> — autour <strong>de</strong> A. Il2résulte <strong>de</strong> ce <strong>de</strong>rnier choix que le moment par rapport à un point x 0 y 0 d'uneforce <strong>de</strong> composantes X et Y et appliquée au point x y sera donné par l'expression(x - x 0 ) Y - (y - y 0 ) Xhttp://histoire.ec-lyon.frhttp://bibli.ec-lyon.frhttp://www.centraliens-lyon.net