Modélisation du comportement biomécanique de l'arbre dans son environnement forestier : application au pin maritime

Modeling the biomechanical behaviour of trees in their forest environment : application to maritime pine

• Auteur / Autrice : Philippe Ancelin
• Direction : Patrick Castéra
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques fondamentales et appliquées
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Bordeaux 1

Résumé

Le module ANAPMECA permet de simuler le comportement biomécanique d'un arbre isolé dont l'architecture est entièrement décrite et utilise la méthode des éléments finis en analyse linéaire. Le souci d'une meilleure prise en compte des grands déplacements, pouvant intervenir lors d'un cycle de croissance, nous a conduit à développer les outils permettant de modéliser le comportement biomécanique de l'arbre en analyse non linéaire. Il apparait que ce type d'analyse ne se justifie que dans certains cas de chargements élevés. De plus, l'important coût de calcul qu'elle occasionne s'avère déjà pénalisant pour la simulation d'un seul arbre. La prise en compte de l'environnement forestier ouvre la voie à l'étude des effets d'un scenario sylvicole sur la forme future des arbres. A l'échelle spatiale du peuplement, on limite la description de l'arbre à celle du tronc et du houppier. Deux modèles ont été implantés dans la plate-forme logicielle Capsis avec pour objectif d'intégrer les aspects forme dans les modèles spatialisés de croissance des peuplements forestiers. D'une part, un modèle de régulation de la forme des troncs, soumis à des sollicitations internes et externes, a été développé. Il utilise les matrices de transfert des poutres dans l'hypothèse des petits déplacements. D'autre part, un premier modèle de dissymétrie de la croissance des houppiers a été proposé. Il repose sur l'utilisation des diagrammes de Voronoi pour traduire les effets de la compétition spatiale entre arbres voisins sur le développement des houppiers. L'utilisation conjointe de ces deux modèles ouvre la voie à l'étude des relations existant entre l'excentrement des houppiers et la mise en place progressive de la forme des tiges. Le problème de l'évaluation des modèles d'un point de vue numérique puis expérimental est abordé. Il ressort alors que cette phase reste suspendue à la connaissance parfaite de l'historique des individus étudiés.