Suivez

la liste

Actuellement en France près de 11% des travailleurs salariés utilisent quotidiennement des machines portatives vibrantes (meuleuses, marteaux-piqueurs, clefs à chocs) et leurs mains sont ainsi exposées à des vibrations mécaniques. Or, une exposition prolongée à des niveaux vibratoires élevés peut conduire à des pathologies susceptibles d’être reconnues comme maladie professionnelle au titre du tableau 69 du régime général (119 maladies déclarées en 2018 pour un coût de 7,8 M€).
Les forces de préhension et de poussée que doit exercer l’opérateur sur la machine, pour réaliser sa tâche, ont une influence considérable sur la quantité de vibrations transmises à la main, et, donc, potentiellement sur les conséquences pour la santé des opérateurs. Or, ces forces ne sont actuellement pas prises en compte dans l’évaluation du risque vibratoire. De plus, cette évaluation reflète mal les effets sanitaires des vibrations hautes fréquences (> 1000 Hz) et des chocs, qui sont générés par certains types de machines, comme par exemple les clefs à chocs ou les burineurs.

Les objectifs de cette thèse sont, d’une part, de comprendre et quantifier l’influence des efforts de serrage et de poussée sur la propagation des vibrations dans la main, et, d’autre part, de mieux connaître l’effet des vibrations hautes fréquences et des chocs.
Plus précisément, les deux objectifs de cette thèse sont : i) de quantifier et prédire les champs de grandeurs mécaniques dynamiques (contraintes, déformations, accélérations, etc.) dans les tissus de la main en fonction de la force de couplage (pousse/préhension) et identifier les voies privilégiées de transfert vibratoire main/poignée ; ii) de quantifier et prédire la propagation des vibrations harmoniques et transitoires (chocs) de fréquences supérieures à 1000 Hz.

Il n’est pas envisageable de mesurer les vibrations se propageant à l’intérieur de la main, dans les os, les articulations, la peau ou les tissus de chair. La démarche consiste donc à construire un modèle éléments finis permettant de calculer les accélérations, déformations et contraintes subies par les tissus vivants à l’intérieur d’une main serrant et poussant la poignée vibrante d’une machine. Pour valider ce modèle, des expérimentations seront réalisées avec des volontaires pour, par exemple, évaluer les cartographies de pression exercée par les doigts sur la poignée de la machine, ou encore caractériser l’augmentation de la dureté des muscles de la main, lorsque ceux-ci sont actifs pour serrer une poignée. Des mesures plus spécifiques comme le permet l’élastographie ultrasonore seront effectuées car cette technique permet de s’affranchir de certaines limitations métrologiques inhérentes aux dispositifs plus classiques de caractérisation des propriétés mécaniques des tissus.
La démarche adoptée, pour réaliser les objectifs précédemment explicités, se décline en cinq volets distincts et complémentaires : i) préparation des modèles éléments finis et de la cinématique de serrage (ce volet sert d’élément de base pour tous les autres volets) ; ii) modélisation du pré-chargement quasi-statique d’une main serrant et poussant une poignée ; iii) modélisation dans le domaine spectral de la réponse dynamique d’une main pour des excitations stationnaires de fréquences < 1000 Hz autour de la pré-charge quasi-statique précédente ; iv) modélisation dans le domaine spectral de la réponse dynamique d’une main pour des excitations stationnaires de fréquences > 1000 Hz sans pré-charge quasi-statique ; v) modélisation dans le domaine temporel de la réponse dynamique d’une main pour des excitations instationnaires de type chocs.
Résultats escomptés et valorisations envisagées :
Les travaux de recherche permettront de connaître les champs de grandeurs mécaniques (contrainte, déformation, énergie dissipée) à l’intérieur des tissus de la main en fonction du niveau de serrage et de poussée pour des basses, moyennes, hautes fréquences vibratoires et des chocs. Il sera alors possible de connaître l’influence de ces efforts de serrage et de poussée sur la propagation des vibrations à l’intérieur de la main.
Les valorisations se feront sous forme de publications scientifiques dans des revues à comité de lecture et communications dans des congrès internationaux, par un transfert de connaissance à la normalisation, et aussi en contribuant à la conception de poignées de machines transférant moins de vibrations à la main.