ISO 10326-3:2024
(Main)Mechanical vibration — Laboratory method for evaluating vehicle seat vibration — Part 3: Specification of dynamic dummies for Z-axis motion
Mechanical vibration — Laboratory method for evaluating vehicle seat vibration — Part 3: Specification of dynamic dummies for Z-axis motion
This document specifies dynamic dummies used as replacements for participants in vibration tests of vehicle seats in laboratory. This document is applicable to seats installed in earth-moving machinery, agricultural wheeled tractors, and industrial trucks. This document specifies technical requirements, acceptance criteria, and a validation test for dynamic dummies representing the human body in two mass groups: lightweight (52 kg to 55 kg) and heavyweight (98 kg to 115 kg). It only applies to passive and active dynamic dummies used for vibration tests of vehicle seats in the Z-axis (vertical) direction. This document defines, for the two mass groups, the biodynamic response characteristics that the dynamic dummies are required to reproduce to represent those of the participants to be replaced. This document gives guidance on conducting future research to explore the degree of convergence that can be reached when the dynamic performance of seats is measured with participants and with dynamic dummies conforming to this document. NOTE 1 For seat testing, results have shown that the benefit of using a dynamic dummy is highly dependent on the excitation and dynamic characteristics of the seats. Depending on the type of vibration excitation applied, studies have suggested that the use of dynamic dummies can show benefit over an inert mass of equivalent weight only when testing suspension seats with higher natural frequency (>2 Hz). NOTE 2 The use of dynamic dummies has been reported to tend to overestimate the vibration isolation performance of seats compared with that measured with participants. Several factors can be in cause and require further investigation, one of them being the influence of the legs possibly not being adequately considered when using dynamic dummies.
Vibrations mécaniques — Méthode en laboratoire pour l’évaluation des vibrations du siège de véhicule — Partie 3: Spécifications des mannequins dynamiques pour le mouvement dans l’axe Z
Le présent document spécifie des mannequins dynamiques utilisés pour remplacer les participants lors des essais vibratoires des sièges de véhicules en laboratoire. Ce document s’applique aux sièges installés dans les engins de terrassement, les tracteurs agricoles à roues et les chariots industriels. Le présent document spécifie les exigences techniques, les critères d’acceptation et un essai de validation applicables aux mannequins dynamiques représentant le corps humain, scindés en deux groupes de poids: léger (52 kg à 55 kg) et lourd (98 kg à 115 kg). Il s’applique uniquement aux mannequins dynamiques passifs et actifs utilisés pour les essais vibratoires des sièges de véhicules dans la direction de l’axe Z (vertical). Le présent document définit, pour les deux groupes de poids, les caractéristiques de réponse biodynamique que les mannequins dynamiques sont censés reproduire pour représenter celles des participants à remplacer. Il fournit des recommandations pour de futures recherches destinées à explorer le degré de convergence qui peut être atteint lorsque la performance dynamique des sièges est mesurée avec des participants et avec des mannequins dynamiques conformes au présent document. NOTE 1 Pour les essais de sièges, les résultats ont montré que le bénéfice lié à l’utilisation d’un mannequin dynamique dépend fortement des caractéristiques d’excitation et des caractéristiques dynamiques des sièges. Selon le type d’excitation vibratoire appliquée, les études semblent indiquer que l’utilisation de mannequins dynamiques peut s’avérer bénéfique par rapport à une masse inerte de poids équivalent uniquement lorsque les essais de sièges à suspension sont réalisés à des fréquences plus élevées que la fréquence naturelle du siège (>2 Hz). NOTE 2 Il a été rapporté que l’utilisation de mannequins dynamiques tendait à surestimer les performances d’isolation des vibrations des sièges par rapport à celles mesurées avec des participants. Plusieurs facteurs peuvent en être à l’origine et nécessitent des études complémentaires, l’une d’elles étant l’influence des jambes qui pourrait ne pas être correctement prise en compte en cas d’utilisation de mannequins dynamiques.
General Information
Standards Content (Sample)
International
Standard
ISO 10326-3
First edition
Mechanical vibration — Laboratory
2024-11
method for evaluating vehicle seat
vibration —
Part 3:
Specification of dynamic dummies
for Z-axis motion
Vibrations mécaniques — Méthode en laboratoire pour
l’évaluation des vibrations du siège de véhicule —
Partie 3: Spécifications des mannequins dynamiques pour le
mouvement dans l’axe Z
Reference number
© ISO 2024
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CH-1214 Vernier, Geneva
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and abbreviated terms. 3
5 Measuring instrumentation and vibration equipment . 3
6 Requirements for dynamic dummies . 4
6.1 Mass .4
6.2 Mechanical components .4
6.3 Seat contact .4
6.4 Apparent mass .4
7 Validation test for dynamic dummies . 6
8 Test report . 8
Annex A (informative) Idealized Z-axis (vertical) apparent mass at seat cushion of a lightweight
(52 kg to 55 kg) group and of a heavyweight (98 kg to 115 kg) group . 9
Annex B (informative) An example of passive dynamic dummy . 14
Annex C (informative) Example of active dynamic dummy .18
Annex D (informative) Comparison of SEAT value of seats measured with an active dynamic
dummy and with participants . 19
Annex E (informative) Example of setting up a dynamic dummy on a seat for measuring seat
transmissibility .21
Bibliography .22
iii
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of ISO document should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 108, Mechanical vibration, shock and condition
monitoring, Subcommittee SC 4, Human exposure to mechanical vibration and shock.
A list of all parts in the ISO 10326 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
Introduction
Vehicle seats play an important role in reducing the vibration transmitted to occupants. While conventional
seats are widely used in transport vehicles such as cars, buses, trains, and airplanes, suspension seats are
commonly adopted to cope with severe vibration environments in earth-moving machinery, agricultural
wheeled tractors, and industrial trucks.
It is often required that the dynamic performance of vehicle seats be tested in the laboratory. The
International Organization for Standardization and the European Committee for Standardization have
published several standards defining laboratory methods for evaluating the dynamic performance of
[4] [1]
different types of vehicle seats. Such standards include ISO 7096 for earth-moving machinery, ISO 5007
[5]
for agricultural wheeled tractors, and EN 13490 for industrial trucks. They require that the seat effective
amplitude transmissibility (SEAT) factor, an important dynamic performance index of vehicle seats, be
obtained experimentally using both a light and a heavy participant, see Annex D.
As has been recognized in the practical use of the mentioned standards, finding suitable participants for
vibration tests of vehicle seats is frequently neither easy nor convenient. The use of participants also raises
safety and ethics concerns. These issues have motivated the design and development of dynamic dummies
that can replace participants for vibration tests of vehicle seats.
Regardless of its shape and structure, a dynamic dummy that complies with this document is considered
to meet the minimum requirements for the purpose. In particular, actual operating conditions may impose
more restrictive requirements.
Conformity with this document should not be interpreted as a confirmation that the dynamic dummies
passing the validation test necessarily yields seat vibration transmissibility characteristics duplicating
those that are obtained when using participants.
v
International Standard ISO 10326-3:2024(en)
Mechanical vibration — Laboratory method for evaluating
vehicle seat vibration —
Part 3:
Specification of dynamic dummies for Z-axis motion
1 Scope
This document specifies dynamic dummies used as replacements for participants in vibration tests of
vehicle seats in laboratory.
This document is applicable to seats installed in earth-moving machinery, agricultural wheeled tractors,
and industrial trucks.
This document specifies technical requirements, acceptance criteria, and a validation test for dynamic
dummies representing the human body in two mass groups: lightweight (52 kg to 55 kg) and heavyweight
(98 kg to 115 kg). It only applies to passive and active dynamic dummies used for vibration tests of vehicle
seats in the Z-axis (vertical) direction.
This document defines, for the two mass groups, the biodynamic response characteristics that the dynamic
dummies are required to reproduce to represent those of the participants to be replaced. This document
gives guidance on conducting future research to explore the degree of convergence that can be reached when
the dynamic performance of seats is measured with participants and with dynamic dummies conforming to
this document.
NOTE 1 For seat testing, results have shown that the benefit of using a dynamic dummy is highly dependent on the
excitation and dynamic characteristics of the seats. Depending on the type of vibration excitation applied, studies
have suggested that the use of dynamic dummies can show benefit over an inert mass of equivalent weight only when
testing suspension seats with higher natural frequency (>2 Hz).
NOTE 2 The use of dynamic dummies has been reported to tend to overestimate the vibration isolation
performance of seats compared with that measured with participants. Several factors can be in cause and require
further investigation, one of them being the influence of the legs possibly not being adequately considered when using
dynamic dummies.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitute
requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references,
the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 2041, Mechanical vibration, shock and condition monitoring — Vocabulary
ISO 5805, Mechanical vibration and shock — Human exposure — Vocabulary
ISO 8041-1, Human response to vibration — Measuring instrumentation — Part 1: General purpose vibration meters
ISO 10326-1:2016, Mechanical vibration — Laboratory method for evaluating vehicle seat vibration — Part 1:
Basic requirements
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 2041, ISO 5805, and the following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
apparent mass
M(f )
complex ratio of applied periodic excitation force at frequency f, F(f ), to the resulting vibration acceleration
at that frequency, a(f ), measured at the same point and in the same direction as the applied force
Ff()
Mf()=
af()
Note 1 to entry: The apparent mass is a complex quantity (i.e. it possesses real and imaginary parts) from which the
modulus and phase can be computed.
Note 2 to entry: For the purposes of this document, force and acceleration are measured at the same point, this being
the point of introduction of vibration. Accordingly, only direct apparent mass (also known as driving point apparent
mass) is considered in this document.
Note 3 to entry: In the case of non-harmonic vibration, apparent mass is determined from the force and acceleration
spectra.
[SOURCE: ISO 5982:2019, 3.1, modified — Note 2 to entry has been adapted.]
3.2
dynamic dummy
test device or mechanically realizable human analogue model that simulates one or more of the dynamic
characteristics of the human body
[SOURCE: ISO 5805:1997, 5.5, modified — Note to entry has been deleted.]
3.3
passive dynamic dummy
dynamic dummy (3.2) that cannot adaptively change its parameters.
Note 1 to entry: A passive dynamic dummy can reproduce the apparent mass of a small number of notional human bodies.
Note 2 to entry: A passive dynamic dummy can be constructed with passive (namely, unpowered) mechanical
components such as masses, springs, and dampers.
Note 3 to entry: An example of passive dynamic dummy is shown in Figure 1. See Annex B for more information.
Figure 1 — Example of passive dynamic dummy
3.4
active dynamic dummy
dynamic dummy (3.2) that can adaptively change its parameters
Note 1 to entry: An active dynamic dummy can reproduce the apparent mass of a larger number of notional human
bodies than a passive dynamic dummy can.
Note 2 to entry: An active dynamic dummy can be constructed with active (namely, powered) mechanical components
such as actuators and control systems.
Note 3 to entry: Examples of active dynamic dummies are shown in Figure 2. See Annex C for more information.
Figure 2 — Examples of active dynamic dummies
4 Symbols and abbreviated terms
-2
a(t) acceleration time history in the Z-axis (vertical) direction, m·s
F(t) force time history in the Z-axis (vertical) direction, N
f frequency, Hz
M(f ) apparent mass at the dummy–seat interface in the Z-axis (vertical) direction, kg
-2
G (f ) cross power spectral density of acceleration and force at the dummy–seat interface, N(m·s )/Hz
aF
-2 2
G (f ) auto power spectral density of acceleration at the dummy–seat interface, (m·s ) /Hz
aa
t time, s
5 Measuring instrumentation and vibration equipment
Measuring instrumentation shall be in accordance with ISO 8041-1 and ISO 10326-1:2016, Clauses 5.
Vibration equipment shall be in accordance with ISO 10326-1:2016, Clause 6.
The minimum signal bandwidth shall be from 0,5 Hz to 20 Hz.
Acceleration shall be measured with an accelerometer attached to the centre of a semi-rigid mounting disc
in accordance with ISO 10326-1:2016, 5.2.3.
Force shall be measured with a force transducer.
6 Requirements for dynamic dummies
6.1 Mass
The purpose of a dynamic dummy is to replace as an alternative the participants for vibration tests of
[4] [1] [5]
vehicle seats when applying ISO 7096 , ISO 5007 and EN 13490 . In terms of body mass, two groups
of participants are considered in the mentioned standards: lightweight (52 kg to 55 kg), and heavyweight
(98 kg to 115 kg).
Considering that the sitting mass of the occupant of a seat (namely, the fraction of the mass of the occupant
of a seat supported by the seat itself) is approximately 75 % of the body mass of the occupant, the mass of
the dynamic dummy shall be between 39,0 kg and 41,3 kg for the lightweight group, and between 73,5 kg
and 86,3 kg for the heavyweight group.
6.2 Mechanical components
Mechanical components such as masses, springs and dampers can be used in the construction of a
dynamic dummy to approximate the apparent mass of some notional human bodies. The properties of such
mechanical components can be optimised by referring to the pertinent characteristics of the corresponding
notional human bodies. Springs shall have low internal friction to approximate the ideal behaviour. Bearings
and guides may be used in the dummy structure to provide kinematic pairs between moving and stationary
parts. The mechanical properties of these components may change over time which may affect the dynamic
performance of the dummy. The dummy shall be checked regularly following the method in Clause 7.
6.3 Seat contact
The dynamic dummy shall have appropriate supporting structures to establish contact with seat cushion
and seat back. The bottom supporting structure of the dynamic dummy shall rest on the seat cushion;
[2]
its shape can be either flat (e.g. similar to the one of the SIP device defined in ISO 5353 ) or contoured.
The back supporting structure of the dynamic dummy shall rest on the seat back to provide stability and
to prevent the dynamic dummy from falling during vibration tests. The area of the dummy–seat cushion
interface shall be similar to the area of a person–seat cushion interface. Friction at the dummy-seat interface
shall be controlled so that no sliding motion occurs.
A seat belt or harness may be used to stabilise the dummy on the seat. The seat belt or harness shall only be
used between the frame of the dynamic dummy and the seat, but it shall not constrain the movement of the
moving parts of the dynamic dummy and shall not generate additional compressive deformation of either
seat cushion or seat back.
To obtain a good fit, the dynamic dummy can be placed on the seat following the procedure recommended in
ISO 5353:1995, 5.3.2.
6.4 Apparent mass
The dynamic dummy shall reproduce the idealized Z-axis (vertical) apparent mass at seat cushion of a
lightweight participant (52 kg to 55 kg) and/or a heavyweight participant (98 kg to 115 kg) sitting on a rigid
seat with flat horizontal seat cushion and flat vertical seat back under Z-axis (vertical) vibration.
Figure 3 shows modulus and phase of the mean (target) and range of idealized Z-axis (vertical) apparent
mass at seat cushion of the lightweight (52 kg to 55 kg) group sitting on a rigid seat with flat horizontal seat
cushion and flat vertical seat back under Z-axis (vertical) vibration. The corresponding numerical data are
listed in Table A.1.
Figure 4 shows modulus and phase of the mean (target) and range of idealized Z-axis (vertical) apparent
mass at seat cushion of the heavyweight (98 kg to 115 kg) group sitting on a rigid seat with flat horizontal
seat cushion and flat vertical seat back under Z-axis (vertical) vibration. The corresponding numerical data
are listed in Table A.2.
The apparent mass reproduced by a dynamic dummy shall lie within the pertinent range of idealized values
in the frequency band from 0,5 Hz to 20 Hz as shown in Figures 3 and 4.
Key
Y1 modulus of apparent mass, kg range of idealized values
Y2 phase of apparent mass, degree mean of idealized values
f frequency, Hz
Figure 3 — Modulus and phase of the mean (target) and range of idealized Z-axis (vertical) apparent
mass at seat cushion of the lightweight (52 kg to 55 kg) group
Key
Y1 modulus of apparent mass, kg range of idealized values
Y2 phase of apparent mass, degree mean of idealized values
f frequency, Hz
Figure 4 — Modulus and phase of the mean (target) and range of idealized Z-axis (vertical) apparent
mass at seat cushion of the heavyweight (98 kg to 115 kg) group
7 Validation test for dynamic dummies
Before a dynamic dummy can be used to replace participants for vibration tests of vehicle seats, it shall
pass a validation test in which its apparent mass is evaluated experimentally using a rigid seat with flat
horizontal seat cushion and flat vertical seat back.
The validation test shall be conducted by using suitable measuring instrumentation and vibration
equipment, by following the recommendations in Clause 5, and by satisfying the basic requirements
specified in ISO 10326-1.
An example setup for measuring the apparent mass of a dynamic dummy is shown in Figure 5.
A force transducer shall be attached to the rigid seat cushion or the vibrating table of a vibrator. The
dynamic dummy shall be secured to the top surface of the force transducer plate and to the rigid seat back
(or a back supporting structure fixed on the vibrator) through the cushion and backrest indenters of the
dynamic dummy. An accelerometer shall be attached to the interface between the dynamic dummy and the
force transducer plate to measure the input acceleration. A seat belt or harness may be used to prevent the
dummy from falling but shall not influence the motion of the moving parts of the dynamic dummy.
Key
1 supporting structure 5 accelerometer (SIT-pad)
2 backrest indenter of the dummy 6 force transducer plate
3 dynamic dummy 7 vibrating table
4 cushion indenter of the dummy 8 vibrator
Figure 5 — Example setup for measuring the apparent mass of a dynamic dummy
During the validation test, the force F(t) and the acceleration a(t) at the interface between the dynamic
dummy and the force transducer plate shall be measured in the Z-axis (vertical) direction. Acceleration
excitations shall have vertical (Z-axis) direction and stationary random broadband waveform with a root-
-2
mean-square value of (1,0 ± 0,05) ms in the frequency band from 0,5 Hz to 20 Hz. The duration of an
acceleration excitation shall be no less than 60 s.
Before calculating apparent mass, the mass cancellation procedure shall be applied to minimize the influence
of the mass of the force transducer. The mass cancellation procedure ma
...
Norme
internationale
ISO 10326-3
Première édition
Vibrations mécaniques — Méthode
2024-11
en laboratoire pour l’évaluation des
vibrations du siège de véhicule —
Partie 3:
Spécifications des mannequins
dynamiques pour le mouvement
dans l’axe Z
Mechanical vibration — Laboratory method for evaluating
vehicle seat vibration —
Part 3: Specification of dynamic dummies for Z-axis motion
Numéro de référence
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles et abréviations . 3
5 Appareillage de mesure et simulateur de vibrations . 4
6 Exigences relatives aux mannequins dynamiques . 4
6.1 Masse .4
6.2 Composants mécaniques .4
6.3 Contact avec le siège .4
6.4 Masse apparente .5
7 Essai de validation des mannequins dynamiques . 7
8 Rapport d’essai . 9
Annexe A (informative) Valeurs probables de la masse apparente dans l’axe Z (vertical)sur un
coussin de siège pour des groupes de poids léger (52 kg à 55 kg)et lourd (98 kg à 115 kg) .10
Annexe B (informative) Exemple de mannequin dynamique passif .15
Annexe C (informative) Exemple de mannequin dynamique actif . 19
Annexe D (informative) Comparaison de la valeur SEAT des sièges mesuréeavec un mannequin
dynamique actif et avec des participants .20
Annexe E (informative) Exemple d’installation d’un mannequin dynamique sur un siège pour
mesurer le facteur de transmission du siège .22
Bibliographie .23
iii
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n’avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l’adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié de tels droits
de brevets.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de
l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques, et
leur surveillance, sous-comité SC 4, Exposition des individus aux vibrations et chocs mécaniques.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 10326 se trouve sur le site Web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
Introduction
Les sièges d’un véhicule jouent un rôle important dans la réduction des vibrations transmises aux occupants.
Bien que les sièges conventionnels soient largement utilisés dans les véhicules de transport tels que les
voitures, les bus, les trains et les avions, des sièges à suspension sont généralement choisis pour faire face
aux environnements vibratoires sévères des engins de terrassement, des tracteurs agricoles à roues et des
chariots industriels.
Des essais en laboratoire sont souvent requis pour déterminer les performances dynamiques des sièges
de véhicules. L’Organisation internationale de normalisation et le Comité européen de normalisation
ont publié plusieurs normes définissant des méthodes de laboratoire qui permettent d’évaluer les
[4]
performances dynamiques de différents types de sièges de véhicules. Ces normes comprennent l’ISO 7096
[1] [5]
pour les engins de terrassement, l’ISO 5007 pour les tracteurs agricoles à roues, et l’EN 13490 pour
les chariots industriels. Elles imposent de déterminer expérimentalement le facteur de transmission des
amplitudes efficaces du siège (SEAT [seat effective amplitude transmissibility]), qui est un important indice
de performance dynamique des sièges de véhicules, en faisant appel à la fois à un participant léger et à un
participant lourd (voir l’Annexe D).
Comme cela a été constaté lors de la mise en œuvre pratique des normes mentionnées, il n’est souvent ni
facile ni pratique de trouver des participants appropriés pour les essais vibratoires des sièges de véhicules.
Le recours à des participants pose également des questions de sécurité et d’éthique. Ces préoccupations
ont conduit à la conception et au développement de mannequins dynamiques qui peuvent remplacer les
participants pour les essais vibratoires des sièges de véhicules.
Quelles que soient sa forme et sa structure, tout mannequin dynamique conforme au présent document
est considéré comme satisfaisant aux exigences minimales spécifiées à cette fin. Cependant, les conditions
de fonctionnement réelles peuvent imposer des exigences plus restrictives.
Il convient de ne pas interpréter la conformité au présent document comme une confirmation que les
mannequins dynamiques réussissant l’essai de validation produisent nécessairement des caractéristiques
de transmissibilité des vibrations des sièges identiques à celles obtenues en recourant à des participants.
v
Norme internationale ISO 10326-3:2024(fr)
Vibrations mécaniques — Méthode en laboratoire pour
l’évaluation des vibrations du siège de véhicule —
Partie 3:
Spécifications des mannequins dynamiques pour le
mouvement dans l’axe Z
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie des mannequins dynamiques utilisés pour remplacer les participants lors
des essais vibratoires des sièges de véhicules en laboratoire.
Ce document s’applique aux sièges installés dans les engins de terrassement, les tracteurs agricoles à roues
et les chariots industriels.
Le présent document spécifie les exigences techniques, les critères d’acceptation et un essai de validation
applicables aux mannequins dynamiques représentant le corps humain, scindés en deux groupes de poids:
léger (52 kg à 55 kg) et lourd (98 kg à 115 kg). Il s’applique uniquement aux mannequins dynamiques passifs
et actifs utilisés pour les essais vibratoires des sièges de véhicules dans la direction de l’axe Z (vertical).
Le présent document définit, pour les deux groupes de poids, les caractéristiques de réponse biodynamique
que les mannequins dynamiques sont censés reproduire pour représenter celles des participants à remplacer.
Il fournit des recommandations pour de futures recherches destinées à explorer le degré de convergence
qui peut être atteint lorsque la performance dynamique des sièges est mesurée avec des participants et avec
des mannequins dynamiques conformes au présent document.
NOTE 1 Pour les essais de sièges, les résultats ont montré que le bénéfice lié à l’utilisation d’un mannequin
dynamique dépend fortement des caractéristiques d’excitation et des caractéristiques dynamiques des sièges. Selon
le type d’excitation vibratoire appliquée, les études semblent indiquer que l’utilisation de mannequins dynamiques
peut s’avérer bénéfique par rapport à une masse inerte de poids équivalent uniquement lorsque les essais de sièges à
suspension sont réalisés à des fréquences plus élevées que la fréquence naturelle du siège (>2 Hz).
NOTE 2 Il a été rapporté que l’utilisation de mannequins dynamiques tendait à surestimer les performances
d’isolation des vibrations des sièges par rapport à celles mesurées avec des participants. Plusieurs facteurs peuvent en
être à l’origine et nécessitent des études complémentaires, l’une d’elles étant l’influence des jambes qui pourrait ne pas
être correctement prise en compte en cas d’utilisation de mannequins dynamiques.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour
les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 2041, Vibrations et chocs mécaniques, et leur surveillance — Vocabulaire
ISO 5805, Vibrations et chocs mécaniques — Exposition de l'individu — Vocabulaire
ISO 8041-1, Réponse des individus aux vibrations — Appareillage de mesure — Partie 1: Instrument de mesure
à usage général
ISO 10326-1:2016, Vibrations mécaniques — Méthode en laboratoire pour l'évaluation des vibrations du siège de
véhicule — Partie 1: Exigences de base
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l’ISO 2041, ISO 5805 ainsi que les
suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
masse apparente
M(f )
rapport complexe de la force d’excitation périodique à la fréquence f, F( f), sur l’accélération résultante
des vibrations à cette fréquence, a( f), mesurée au même point et dans la même direction que la force
appliquée
Ff
()
Mf =
()
af()
Note 1 à l'article: La masse apparente est un nombre complexe (c’est-à-dire qu’elle possède une partie réelle et une
partie imaginaire) à partir duquel le module et la phase peuvent être calculés.
Note 2 à l'article: Pour les besoins du présent document, la force et l’accélération sont mesurées en un même point,
qui est le point d’entrée des vibrations. Par conséquent, seule la masse apparente directe (également appelée masse
apparente d’entrée) est prise en compte dans le présent document.
Note 3 à l'article: En cas de vibrations non périodiques, la masse apparente est déterminée à partir des spectres
en fréquence de la force et de l’accélération.
[SOURCE: ISO 5982:2019, 3.1, modifié — La Note 2 à l’article a été adaptée.]
3.2
mannequin dynamique
dispositif d’essai ou modèle analogue à l’être humain, pouvant être réalisé mécaniquement, qui simule une
ou plusieurs caractéristiques dynamiques du corps humain
[SOURCE: ISO 5805:1997, 5.5, modifié — La Note à l’article a été supprimée.]
3.3
mannequin dynamique passif
mannequin dynamique (3.2) dont les paramètres ne peuvent pas être changés afin de les adapter
Note 1 à l'article: Un mannequin dynamique passif peut reproduire la masse apparente d’un petit nombre de corps
humains fictifs.
Note 2 à l'article: Un mannequin dynamique passif peut être construit avec des composants mécaniques passifs (c’est-
à-dire non mus mécaniquement), tels que des masses, des ressorts et des amortisseurs.
Note 3 à l'article: Un exemple de mannequin dynamique passif est représenté à la Figure 1. Voir l’Annexe B pour
de plus amples informations.
Figure 1 — Exemple de mannequin dynamique passif
3.4
mannequin dynamique actif
mannequin dynamique (3.2) dont les paramètres peuvent être changés afin de les adapter
Note 1 à l'article: Un mannequin dynamique actif peut reproduire la masse apparente d’un plus grand nombre de corps
humains fictifs qu’un mannequin dynamique passif.
Note 2 à l'article: Un mannequin dynamique actif peut être construit avec des composants mécaniques actifs (c’est-à-
dire mus mécaniquement), tels que des actionneurs et des systèmes de contrôle.
Note 3 à l'article: Des exemples de mannequins dynamiques actifs sont représentés à la Figure 2. Voir l’Annexe C pour
de plus amples informations.
Figure 2 — Exemples de mannequins dynamiques actifs
4 Symboles et abréviations
−2
a(t) variation temporelle d’accélération dans la direction de l’axe Z (vertical), en m·s
F(t) variation temporelle de force dans la direction de l’axe Z (vertical), en N
f fréquence, en Hz
M( f ) masse apparente à l’interface mannequin-siège dans la direction de l’axe Z (vertical), en kg
G ( f ) densité spectrale de puissance croisée d’accélération et de force à l’interface mannequin-siège,
aF
−2
en N(m·s )/Hz
−2 2
G ( f ) densité auto-spectrale de puissance d’accélération à l’interface mannequin-siège, en (m·s ) /Hz
aa
t temps, en s
5 Appareillage de mesure et simulateur de vibrations
L’appareillage de mesure doit être conforme aux Articles 5 de l’ISO 8041-1 et de l’ISO 10326-1:2016.
Le simulateur de vibrations doit être conforme à l’ISO 10326-1:2016, Article 6.
La largeur de bande minimale du signal doit être comprise entre 0,5 Hz et 20 Hz.
L’accélération doit être mesurée à l’aide d’un accéléromètre fixé au centre d’un disque interface semi-rigide,
conformément à l’ISO 10326-1:2016, 5.2.3.
La force doit être mesurée à l’aide d’un transducteur de force.
6 Exigences relatives aux mannequins dynamiques
6.1 Masse
Un mannequin dynamique a pour fonction de remplacer, à titre d’alternative, les participants aux essais
[4] [1] [5]
vibratoires des sièges de véhicules lors de l’application de l’ISO 7096 , l’ISO 5007 et l’EN 13490 .
Concernant la masse corporelle, deux groupes de participants sont pris en compte dans les normes
mentionnées: poids léger (52 kg à 55 kg) et poids lourd (98 kg à 115 kg).
Étant donné que la masse assise de l’occupant d’un siège (c’est-à-dire la fraction de la masse de l’occupant
d’un siège supportée par le siège lui-même) représente environ 75 % de la masse corporelle de l’occupant,
la masse du mannequin dynamique doit être comprise entre 39,0 kg et 41,3 kg pour le groupe de poids léger,
et entre 73,5 kg et 86,3 kg pour le groupe de poids lourd.
6.2 Composants mécaniques
Des composants mécaniques tels que des masses, des ressorts et des amortisseurs, peuvent être utilisés
lors de la construction d’un mannequin dynamique afin d’approximer la masse apparente de certains corps
humains fictifs. Les propriétés de ces composants mécaniques peuvent être optimisées en se référant
aux caractéristiques pertinentes des corps humains fictifs correspondants. Les ressorts doivent présenter
une faible friction interne afin de se rapprocher du comportement idéal. Des roulements et des guides
peuvent être utilisés dans la structure du mannequin pour fournir des liaisons mécaniques entre les parties
mobiles et fixes. Les propriétés mécaniques de ces composants peuvent évoluer au fil du temps, ce qui peut
compromettre les performances dynamiques du mannequin. Le mannequin doit être vérifié régulièrement
en suivant la méthode décrite dans l’Article 7.
6.3 Contact avec le siège
Le mannequin dynamique doit être équipé de structures d’appui appropriées pour établir un contact avec
le coussin et le dossier du siège. La structure d’appui inférieure du mannequin dynamique doit reposer sur
le coussin du siège; sa forme peut être plane (par exemple, similaire à celle du dispositif SIP défini dans
[2]
l’ISO 5353 ) ou profilée. La structure d’appui du dossier du mannequin dynamique doit reposer sur le
dossier du siège afin d’assurer la stabilité et d’empêcher le mannequin dynamique de tomber au cours des
essais vibratoires. La surface de l’interface mannequin-coussin du siège doit être similaire à celle d’une
interface personne-coussin du siège. La friction à l’interface mannequin-siège doit être contrôlée afin
d’éviter tout mouvement de glissement.
Une ceinture ou un harnais de sécurité peut être utilisé pour stabiliser le mannequin sur le siège. La ceinture
ou le harnais de sécurité doit uniquement être utilisé entre le châssis du mannequin dynamique et le siège,
mais ne doit pas entraver le mouvement des parties mobiles du mannequin dynamique et ne doit pas
engendrer de déformation supplémentaire en compression du coussin ou du dossier du siège.
Pour obtenir un bon ajustement, le mannequin dynamique peut être placé sur le siège en suivant le mode
opératoire recommandé dans l’ISO 5353:1995, 5.3.2.
6.4 Masse apparente
Le mannequin dynamique doit reproduire la valeur probable de la masse apparente dans l’axe Z (vertical) sur
le coussin de siège d’un participant léger (52 kg à 55 kg) et/ou lourd (98 kg à 115 kg) assis sur un siège rigide
avec un coussin horizontal plat et un dossier vertical plat soumis à des vibrations dans l’axe Z (vertical).
La Figure 3 indique les valeurs des enveloppes et de la moyenne (cible) du module et de la phase représentant
les plages de valeurs probables de la masse apparente dans l’axe Z (vertical) sur le coussin de siège du groupe
de poids léger (52 kg à 55 kg) assis sur un siège rigide avec coussin horizontal plat et dossier vertical plat
soumis à des vibrations dans l’axe Z (vertical). Les données numériques correspondantes sont énumérées
dans le Tableau A.1.
La Figure 4 indique les valeurs des enveloppes et de la moyenne (cible) du module et de la phase représentant
les plages de valeurs probables de la masse apparente dans l’axe Z (vertical) sur le coussin de siège du groupe
de poids lourd (98 kg à 115 kg) assis sur un siège rigide avec coussin horizontal plat et dossier vertical plat
soumis à des vibrations dans l’axe Z (vertical). Les données numériques correspondantes sont énumérées
dans le Tableau A.2.
La masse apparente reproduite par un mannequin dynamique doit se situer dans la plage pertinente des
valeurs des enveloppes dans la bande de fréquences de 0,5 Hz à 20 Hz, comme indiqué sur les Figures 3 et 4.
Légende
Y1 module de la masse apparente, en kg plage des valeurs probables
Y2 phase de la masse apparente, en degré moyenne des valeurs probables
f fréquence, en Hz
Figure 3 — Valeurs des enveloppes et de la moyenne (cible) du module et de la phase représentant
les plages de valeurs probables de la masse apparente dans l’axe Z (vertical)
sur le coussin de siège du groupe de poids léger (52 kg à 55 kg)
Légende
Y1 module de la masse apparente, en kg plage des valeurs probables
Y2 phase de la masse apparente, en degré moyenne des valeurs probables
f fréquence, en Hz
Figure 4 — Valeurs des enveloppes et de la moyenne (cible) du module et de la phase représentant
les plages de valeurs probables de la masse apparente dans l’axe Z (vertical)
sur le coussin de siège du groupe de poids lourd (98 kg à 115 kg)
7 Essai de validation des mannequins dynamiques
Avant de pouvoir remplacer les participants aux essais vibratoires des sièges de véhicules par un mannequin
dynamique, ce dernier doit réussir un essai de validation au cours duquel sa masse apparente est évaluée
expérimentalement à l’aide d’un siège rigide avec un coussin horizontal plat et un dossier vertical plat.
L’essai de validation doit être réalisé en utilisant un appareillage de mesure et un simulateur de vibrations
appropriés, en se conformant aux recommandations de l’Article 5 ainsi qu’aux exigences de base spécifiées
dans l’ISO 10326-1.
La Figure 5 représente un exemple de montage permettant de mesurer la masse apparente d’un mannequin
dynamique.
Un transducteur de force doit être fixé sur le coussin rigide du siège ou sur la table vibrante d’un vibreur.
Le mannequin dynamique doit être fixé à la surface supérieure de la plaque du transducteur de force et
au dossier rigide du siège (ou à une structure d’appui du dossier fixée sur le vibreur) par l’intermédiaire des
pénétrateurs du coussin et du dossier du mannequin dynamique. Un accéléromètre doit être fixé à l’interface
entre le mannequin dynamique et la plaque du transducteur de force afin de mesurer l’accélération d’entrée.
Une ceinture ou un harnais de sécurité peut être utilisé pour empêcher le mannequin de tomber, mais ne
doit pas influencer le mouvement des parties mobiles du mannequin dynamique.
Légende
1 structures d’appui 5 accéléromètre (patin SIT)
2 pénétrateur de dossier du mannequin 6 plaque du transducteur de force
3 mannequin dynamique 7 table vibrante
4 pénétrateur de coussin du mannequin 8 vibreur
Figure 5 — Exemple de montage permettant de mesurer la masse apparente
d’un mannequin dynamique
Pendant l’essai de validation, la force F(t) et l’accélération a(t) à l’interface entre le mannequin dynamique
et la plaque du transducteur de force doivent être mesurées dans la direction de l’axe Z (vertical). Les
excitations d’accélération doivent suivre une direction verticale (axe
...
Questions, Comments and Discussion
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