Inventaire et hiérarchisation de paramètres structuraux et ultrastructuraux facteurs de variabilité intra spécifique de certaines propriétés mécano physiques de tissus ligneux

Survey and hierarchising of structural and ultrastructural parameters responsible of intra wood variability in wooden tissues

• Auteur / Autrice : Christophe Gachet
• Direction : Daniel Guitard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques et de l'ingénieur. Sciences du bois
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Bordeaux 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microstructure (physique)

Micromécanique (physique du solide)

Anisotropie

Élasticité

Bois

Résumé

Si la majeure partie de la variabilité inter spécifique des caractéristiques élastiques du bois normal peut être expliquée par des indicateurs identifiés (nature de l'essence, masse volumique, taux d'humidité), l'étude menée ici permet d'élucider les causes de la variabilité de ces mêmes propriétés au niveau intra spécifique. La simulation de l'anisotropie élastique d'un bois résineux sans défaut est réalisée par l'empilement de quatre échelles de descriptions, faisant passer successivement du niveau des bio polymères essentiels à celui de chaque sous couche élémentaire (Passage 1), de celui de la sous couche à celui de la double paroi cellulaire (Passage 2), de la double paroi au tissu ligneux (Passage 3) et enfin de chacun des tissus ligneux à l'échelle du cerne (Passage 4). Les modèles micromécaniques utilisés à chaque étape restent basés sur la recherche du solide élastique homogène équivalent, par des lois des mélanges simples appliquées à des assemblages série ou parallèle de sous domaines supposés homogènes. Un jeu utile de 22 paramètres réalistes, en regard de données bibliographiques variées, est optimisé sur la base des données caractéristiques élastiques anisotropes du '' résineux standard ''. Un Résineux Standard Virtuel (RSV) est alors défini. L'outil de modélisation se révèle particulièrement adapté à l'analyse de la sensibilité des propriétés élastiques à la variabilité des paramètres structuraux et ultrastructuraux retenus. Une hiérarchisation objective est alors menée et permet de confirmer le rôle essentiel que joue l'inclinaison des microfibrilles dans S2 (AMF) sur l'anisotropie élastique globale (macroscopique) du matériau. Une campagne expérimentale partielle, menée sur du bois de réaction de trois essences résineuses permet de comparer les résultats prédits par le modèle RSV à ceux obtenus par diverses techniques.

Structural predicting modelling of elastic anisotropic behaviour of gross wood are based on micro macro approach using successive scale changes (cell wall-wood cell, wood cell-tissue, tissue-annual ring). At each of these integrated levels of description is associated a more or less complex set of parameters allowing a local description of the mechanical behaviour. Such modelling presents a double interest: coherence of stacking models permits to clarify the role of each constitutive element allowing to evaluate some properties via experimental values at the upper scale. Simulation of elastic anisotropy of softwood is achieved here by four succesives descriptives scales called '' Passages '' (Passage 1 from polymers to sub-layer, Passage 2 from sub-layer to double cell wall, Passage 3 from double cell wall to tissue and finally Passage 4 from tissue to annual ring). In this integrated modelling of elastic anisotropy of wood, predicting successive descriptive steps one list, called RSV, of 22 strictly useful parameters is established to describe anisotropic elastic properties of normal softwood. A hierarchising and analysis are achevied and confirm role of microfibrillar angle (MFA) in gross wood elastic anisotropy. Experimentation on compression wood of three softwood allow to compare RSV modelling to results obtained from several methods.