Study of compression behavior of wood-based fiberboard : caractérisation à partir de techniques d'imagerie non destructives

Etude du comportement mécanique de matériaux isolants à base de fibres de bois : characterization from non-destructive image techniques

• Auteur / Autrice : Thi Ngoc Huyen Tran
• Direction : Christine Delisée, Pascal Doumalin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 03/12/2012
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux
• Jury : Président / Présidente : Alain Cloutier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Cloutier, Dominique Bernard, Mark Irle, Jérôme Lux
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Dominique Jeulin, Dominique Poquillon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie tridimensionnelle

Tomographie

Propriétés mécaniques

Bois comprimé

Mots clés libres

Matériau fibreux

Bois

Compression

Microtomographie

Corrélation d'image volumique

Caractérisation microstructurale

Champs de déformation 3D

Fibrous material

Wood

Compression

Microtomography

Digital volume correlation

Microstructural characterization

3D full field strain

Résumé

La thèse a pour but de caractériser les propriétés mécaniques de matériaux à base de fibres de bois en relation avec les propriétés intrinsèques des fibres et leur arrangement spatial complexe. Ce type de matériau, dont les caractéristiques dépendent de sa configuration, est hétérogène à différentes échelles : à l’échelle microscopique de la fibre, à l’échelle mésoscopique du réseau des fibres et à l’échelle macroscopique du matériau. Pour observer ces hétérogénéités, différents moyens expérimentaux de caractérisation sont utilisés, notamment la microtomographie aux rayons X et la corrélation d’images volumiques. Ces deux techniques permettent à la fois de visualiser et numériser la position spatiale des différentes fibres du matériau à l’échelle microscopique dans le volume, et d’obtenir le champ tridimensionnel de déformation à cœur. Comme résultats, le matériau étudié montre un comportement non-linéaire avec une déformation résiduelle et un effet d’hystérésis en charge/décharge, qui suit le modèle de Van-Wyk. A l’échelle microscopique, le champ de déformation 3D apparait fortement hétérogène et est intimement lié aux porosités locales.

This thesis aims at characterizing the mechanical properties of wood-based fibrous material in relation with the intrinsic properties of the fiber as well as the complex architecture of random fibrous assembly. This material, whose characteristics strongly depend on its configuration, is heterogeneous at different scales: microscopic scale of individual fibers, mesoscopic scale of fiber assembly and macroscopic scale of sample. In order to observe these heterogeneities, different experimental characterization methods are employed, especially X-ray microtomography and Digital Volume Correlation. These both techniques allow us to visualize and digitize the spatial position of different phases of material at microscopic scale as well as the full 3D strain field inside the material. The obtained results are following: the material shows a non-linear mechanical behavior with hysteresis and residual deformation during cyclic compression tests, which respects Van Wyk's model. At microscopic scale, the 3D strain field is strongly heterogeneous and deeply related to local porosities.