L `usine à bois : l `arbre

Propriétés mécaniques des bois
Aptitude des bois à résister aux forces extérieures:
domaine élastique
domaine post – élastique: plasticité, rupture
Différents modes de sollicitation:
traction
compression
flexion
cisaillement
dureté
Module d’Young
• Mesuré en flexion
• 10 à 20 fois plus élevé dans la direction L par rapport à T
ou R
• Seul le module dans la direction L est donné dans les bases
de données classiques
• Ce module est lié à:
– La densité : Y = E * D
– L’angle des microfibrilles (ou du fil du bois)
– L’humidité du bois
Mesure du module d’Young par méthode vibratoire
Amplificateur
Percussion
Microphone
Balance
Eprouvette sur support
élastique
Pied à coulisse
Barreau de
percussion
Module d'Young
y = 17324x1,0306
R² = 0,6929
Module MPa
35000
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
0,00
0,50
1,00
Densité
1,50
Module/densité = f(amf)
BC
BC
25000
BN
BN
20000
15000
10000
5000
0
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
module vert / module 12%
30000,0
y = 0,9261x
2
R = 0,9498
module vert
25000,0
20000,0
15000,0
10000,0
5000,0
0,0
0
5000
10000
15000
module à 12%
20000
25000
Contraintes à la rupture
Même anisotropie que pour les modules d’Young
Mêmes facteurs d’influence
Des données d’essais pour d’autres modes de sollicitation
existent classiquement dans les bases de données:
• En flexion longitudinale (même éprouvette que le module
d’Young)
• En compression longitudinale (portion de cette éprouvette)
• En traction transverse (éprouvette spécifique)
• En cisaillement (éprouvette spécifique)
• En écrasement transverse = «dureté » (portion de
l’éprouvette de flexion)
Cont. rup. MPa
Résistance en flexion axiale
300
250
200
150
100
50
0
0,00
y = 165,81 x 1,1296
R 2 = 0,8145
0,50
1,00
Densité
1,50
Cont. rup. MPa
Résistance en compression axiale
140
1,0728
y = 84,77x
120
2
R = 0,8506
100
80
60
40
20
0
0,00
0,50
1,00
Densité
1,50
Résistance au cisaillement
Cont. rup. MPa
20,0
0,9703
15,0
y = 10,66x
2
R = 0,5704
10,0
5,0
0,0
0,00
0,50
1,00
Densité
1,50
Cont. rup. MPa
Résistance en traction radiale
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
0,00
y = 3,4562x0,8301
R² = 0,5392
0,50
1,00
Densité
1,50
Dureté
Dureté
35,0
y = 9,4971 x2,3748
30,0
R 2 = 0,8918
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
0,00
0,50
Densité
1,00
1,50
La mesure non destructive du module d’Young permet de
bien prédire la résistance à la rupture, en l’absence de
défauts importants
Module d'Young = f(cont.rup.)
35000
y = 162,58x0,9121
R² = 0,8378
Module MPa
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
0
50
100
150
Cont.rup. Mpa
200
250
300
La variabilité des bois
• Peut se décrire par les variations de la structure et des
contenus cellulaires (molécules et eau)
• Origine biologique:
–
–
–
–
Espèce et génotype
Bois juvénile et bois adulte
Aubier et duramen (interne et externe)
Bois normal et de réaction
• Influence du milieu
– Température et humidité de l’air
– Exposition à la lumière
Relations structure propriétés
• Porosité / densité et perméabilité (imprégnabilité)
• Porosité (densité) / propriétés mécaniques et retraits
• AMF / contraintes résiduelles, propriétés mécaniques et
retrait
• Extractibles organiques / couleur, odeur, toucher,
résistance aux biodégradations, retraits et amortissement
mécanique, coefficient de frottement, corrosion des métaux
• Extraits minéraux (cendres) / abrasion, résistance aux
agressions biologiques