Résumé

Des centaines de milliers de travailleurs au Québec sont susceptibles d’être régulièrement exposés à des niveaux très élevés de bruit et de vibrations sur leurs lieux de travail. Ces nuisances sont associées à des lésions professionnelles qui peuvent même être irréversibles à long terme. Les bruits et vibrations de forts niveaux peuvent donc entraîner des coûts humains, sociaux et économiques très importants. Par conséquent, des actions vigoureuses de prévention seraient appropriées pour limiter l’exposition des travailleurs à ces agents nocifs.

Dans divers secteurs d’activité professionnelle comme les mines, la construction, la transformation de métaux, la forêt, l'agriculture, l'aéronautique, la police, etc., le bruit et les vibrations sont souvent de nature impulsionnelle, c’est-à-dire que les nuisances se traduisent généralement par des niveaux très élevés pendant une courte durée, et elles sont alors potentiellement très dangereuses pour les travailleurs exposés. Une stratégie efficace de lutte contre ces agents nocifs devrait reposer sur des méthodes permettant de décrire les problématiques et de les résoudre directement dans le domaine temporel, au lieu de méthodes fréquentielles, largement disponibles, mais plutôt adaptées pour traiter les phénomènes continus, stationnaires et périodiques. Il serait donc approprié de disposer d’outils de modélisation numérique dans le domaine temporel, qui permettraient de résoudre des problématiques de bruits et de vibrations impulsifs, par exemple celles qui concernent les outils portatifs dont l’emploi génère souvent ces nuisances, ainsi que celles qui concernent les protecteurs auditifs utilisés par des travailleurs.

La présente étude a pour but d’évaluer si des outils de modélisation commerciaux proposant des techniques de résolution dans le domaine temporel pourraient avantageusement servir à modéliser des phénomènes de bruit et de vibrations impulsifs en santé et en sécurité du travail (SST). Plus précisément, les modules de résolution dans le domaine temporel des logiciels COMSOL, Abaqus et Virtual.Lab ont été testés pour évaluer leur aptitude à traiter efficacement deux problématiques idéalisées de bruits et vibrations impulsifs en lien avec les outils portatifs et les protecteurs auditifs.

La première partie du rapport porte sur la description et la mise en contexte des problématiques réelles en SST portant sur les outils portatifs et les protecteurs auditifs. Des niveaux de simplification pour transformer ces problématiques réelles en des configurations idéalisées plus appropriées pour l’évaluation des logiciels ont aussi été exposés, et les excitations considérées ont été largement décrites.

Dans la seconde partie du rapport, plusieurs approches dans les domaines temporel et fréquentiel sont exposées pour déterminer des solutions analytiques de référence qui ont ensuite servi dans l’évaluation des performances des logiciels.

La troisième partie est consacrée, pour chacun des trois logiciels testés, à une description substantielle des fondements et de la procédure de modélisation, suivie de la démarche de modélisation proprement dite des problématiques idéalisées. Les différents critères pris en compte dans l’évaluation des logiciels ont ensuite été indiqués.

Dans la quatrième partie du rapport, des comparaisons sont faites, d’abord entre les résultats des diverses approches utilisées pour évaluer la qualité des solutions analytiques de référence, et ensuite, entre des solutions de référence et les résultats obtenus avec les logiciels. Ces comparaisons ont révélé que COMSOL et Abaqus ont fourni de bons résultats pour la problématique idéalisée relative aux outils portatifs, et que pour celle relative aux protecteurs auditifs, les résultats des trois logiciels sont globalement acceptables.

La cinquième et dernière partie du rapport est consacrée à l’évaluation effective des logiciels, à partir des observations tirées de leur utilisation et des résultats de modélisation obtenus. L’évaluation a été conduite en indiquant, pour chacun des critères considérés, les avantages ou inconvénients de chaque logiciel. Elle a permis de conclure que : (i) les versions testées des modules de résolution dans le domaine temporel des trois logiciels ont a priori le potentiel pour résoudre des problématiques complexes réelles de bruit et de vibrations en SST, seulement si les traitements poreux et la non-linéarité dans le milieu de propagation ne sont pas pris en compte; (ii) la mise en œuvre de nouvelles formulations dans les solveurs de ces modules est nécessaire pour résoudre des problématiques complexes réelles de bruit et de vibrations en SST.