Modélisation du comportement mécanique du bois au cours du séchage

Liste des illustrations

• Figure 1.1 Structure générale d’un tronc d’arbre (d’après Bary-lenger et Nebout 1993).
• Figure 1.2 Directions principales dans une pièce de bois. (R: radiale; T: tangentielle; L : longitudinale). (Adapté de Cloutier 2005)
• Figure 1.3 Différents types de déformation dus au gauchissement. (Adapté de Ormarsson et al. 1998)
• Figure 1.4 Mécanisme de développement des contraintes de séchage transversales.
• Figure 1.5 Courbe contrainte–déformation du matériau bois.
• Figure 1.6 Effet de la température sur les modules d’élasticité pour différentes espèces (d’après Sulzberger 1953)
• Figure 1.7 Évolution du module d’Young en fonction de la teneur en humidité. (Goulet et Ouellet 1968)
• Figure 1.8 Effet couplé de l’humidité et de la température sur le module d’élasticité relatif (d’après Sulzberger 1953)
• Figure 1.9 Évolution de la déformation d’une éprouvette de bois soumise à une contrainte constante sur l’intervalle de temps  : OA : déformation élastique; AB : déformation viscoélastique; BC : retour élastique et CD : recouvrance différée. (adapté de Bodig et Jayne 1982)
• Figure 1.10 Représentation rhéologique du fluage viscoélastique par n –éléments de Kelvin associés en série
• Figure 1.11 Schématisation de la déformation d’un échantillon de bois sous une charge constante , soumis à un cycle d’humidité (humidification/séchage).  : déformation due au gonflement où retrait libre ;  : déformation due au fluage viscoélastique et mécanosorptif. (adapté de Gril 1988)
• Figure 1.12 Modèles rhéologiques représentant la déformation mécanosorptive : a) Modèle de Ranta-Maunus; b) Modèle de Salin; c) Modèle d’Hanhijärvi et Mackenzie (2003b)
• Figure 1.13 Modèle rhéologique proposé par Hunt (1996)
• Figure 1.14 Schéma de macrodiffusion et de microdiffusion (adapté de Bazant 1985)
• Figure 1.15 Mécanisme et modèle de Mukadai et Yata (1986)
• Figure 1.16 Méthode des lamelles pour l’estimation des contraintes internes (Svensson et Toratti 2002)
• Figure 1.17 Dispositif à douze aiguilles pour suivre la fissuration de surface à l’aide d’un micromètre laser (Canteri 1996).
• Figure 1.18 Évolution de la flèche d’un échantillon de bois lors d’un séchage dissymétrique. Visualisation de l’inversion des contraintes. (Adapté de Passard et Perré 2001a)
• Figure 1.19 Éprouvettes de traction pour des essais où la charge est appliquée selon la direction : a) longitudinale et b) radiale ou tangentielle (Pluvinage 1992).
• Figure 1.20 Schématisation d’un test de flexion simple trois points (Guitard 1987)
• Figure 1.21 Dispositif expérimental d’un test de fluage sur une éprouvette soumise à une charge constante : a) Compression et b) Traction. (Toratti et Svensson 2000)
• Figure 1.22 a) Dispositif expérimental d’essais en flexion porte-à-faux ; b) échantillons de bois de forme triangulaire ‘isostress’ (Passard et Perré 2005)
• Figure 1.23 Effet du niveau de chargement sur le comportement viscoélastique de quatre espèces tropicales du Cameroun. (Foudjet et Bremond 1989)
• Figure 1.24 Effet de la température sur la déflexion d’une éprouvette radiale d’épinette en flexion porte-à-faux. (Passard et Perré 2005)
• Figure 1.25 Fluage relatif en fonction du temps pour des éprouvettes chargées (0.4 MPa) en direction tangentielle dans différentes conditions climatiques : a) 80°C, 92% HR; b) 60°C, 92% HR; c) 80°C, 75% HR; d) 60°C, 75% HR. (Mårtensson et Svensson 1997)
• Figure 1.26 Effet du chargement sur la déformation mécanosorptif. (Wu et Milota 1996)
• Figure 1.27 Fluage mécanosorptif en compression et en tension du bois soumis à un cycle d’humidité de 60-90% HR, le retrait est soustrait de la déformation totale. (Toratti et Svensson 2000)
• Figure 1.28 Déflexion relative d’une pièce de bois soumise à une charge constante en flexion pendant des variations d’humidité. (Mårtensson et Thelandersson 1990)
• Figure 2.1 Orthotropic cantilever ( l = length; b = width and h = thickness) subjected to a punctual load P at free end.
• Figure 2.2 Kinematic assumptions of Euler-Bernoulli.
• Figure 2.3 Schematic of cantilever thickness (xz-plan) at given x-position, z0 is the location of the neutral axis (n.a.).
• Figure 2.4 Four-element rheological model (Burger model) with shrinkage component.
• Figure 2.5 Moisture content profiles through thickness z for a drying of 10 h.
• Figure 2.6 Simulations of stress and tensile surface creep/recovery creep at from fixed end for two loads (742 g and 247 g) at 18% MC, unloaded after 300 min. a) Surface stress and; b) Surface strain.
• Figure 2.7 Deflection at free end ( ) for a load of 742 g (30% SL) and 18% MC.
• Figure 2.8 Computed stress at under constant moisture conditions (18% MC and 30% SL); and under drying conditions (drying from 38% to 10% MC and 50% SL). a) Surface stress with time; b) Stress profile through thickness after 2 h of drying.
• Figure 2.9 Computed tensile surface strain in drying conditions (drying from 38% to 10% MC) for a 300 min loading (557 g) and unloading time.
• Figure 2.10 Development of stress in the surface and center layers of the board during drying (from 35% to 10% MC).
• Figure 3.1 a wood cantilever; b schematic of strain distribution through cantilever thickness ( xz -plan) at x position ( ) is the neutral axis location).
• Figure 3.2 Schematic representation of the proposed rheological model.
• Figure 3.3 Localization of plastic threshold through board thickness in numerical procedure and the resulting nonlinear stress profile.
• Figure 3.4 Moisture content evolution with time. a center, surface and average moisture content; b moisture content profiles through thickness at different drying times.
• Figure 3.5 Viscoplastic threshold stress and moisture content as a function of time during drying and relaxing phase.
• Figure 3.6 Evolution of stress and tensile surface creep/recovery creep at for three stress levels at 15% MC (cantilever unloaded after 8 h). a surface stress; b surface strain.
• Figure 3.7 Computed stress profile through thickness at for three stress levels at 15% MC. a under load (at 8 h); b after relaxation (at 16 h).
• Figure 3.8 Computed deflection at free end for three stress levels at 15% MC.
• Figure 3.9 Computed stress along the cantilever span vs. stress based on bending classical theory (dashed line) for three stress levels at 15% MC (after 8 h of loading).
• Figure 3.10 Simulation results with Model 2 as applied to a cantilever at under 70% SL during drying and after unloading. a surface stress; b surface deformation; and c stress profile through thickness at 8 h (loaded) and 16 h (unloaded).
• Figure 3.11 Simulation results with Model 3 as applied to a cantilever at under 70% SL during drying and after unloading. a surface stress; b surface deformation; and c stress profile through thickness at 8 h (loaded) and 16 h (unloaded).
• Figure 3.12 Simulation results with Model 2 as applied to a cantilever at free of load during drying (real drying). a stress at surface and center vs. time; b stress profile through thickness at different drying times.
• Figure 3.13 Simulation results with Model 3 as applied to a cantilever at free of load during drying (real drying). a stress at surface and center vs. time; b stress profile through thickness at different drying times.
• Figure 4.1 Specimen shape and dimensions.
• Figure 4.2 Experimental setup: a) Cantilever arrangement; b) Environmental chamber and conditioning system.
• Figure 4.3 Surface strain evolution at third span of tensile and compressive faces of wood at 12% EMC and under two different loads (580 g and 990 g).
• Figure 4.4 Surface strain and free-end deflection of wood at 12% EMC under load of 780 g and after unloading.
• Figure 4.5 Free-end deflection of wood cantilever at 12% EMC and 60°C under different load levels and after unloading.
• Figure 4.6 Free-end deflection at 12% EMC and 60°C versus applied load level at different times of creep test.
• Figure 4.7 Free-end deflection of wood cantilever under different load level and after unloading at: a 7% EMC and; b 17% EMC.
• Figure 4.8 Free-end deflection evolution of wood cantilever under 35% LL at two different equilibrium moisture contents (12% and 17%) and 60°C.
• Figure 4.9 Creep at varying moisture conditions (Test I) under load of 480g. a. Surface strain and free shrinkage at third span ; b. Free-end deflection.
• Figure 4.10 Creep under two different loads ( ) 270 g and ( ) 150 g at varying moisture conditions (test II), continued line represents moisture content. a. Surface strain and free swelling-shrinkage ( ) at third span ; b. Free-end deflection.
• Figure 4.11 Schematic representation of the proposed rheological model.
• Figure 4.12 Numerical (continued lines) and experimental (symbols) free-end deflection of wood cantilever under different load levels at 7% EMC and 60°C.
• Figure 4.13 Experimental (symbols) and numerical (continued line) surface strain at of cantilever under load of 580 g at 12% EMC and 60°C.
• Figure 4.14 Experimental (symbols) and numerical (continued line) free-end deflection of wood cantilever under load of 480 g during drying (test I).
• Figure A.1 Ressort schématisant le modèle de Hooke (élastique parfait).
• Figure A.2 Modèle de Newton (viscosité parfait).
• Figure A.3 Modèle de Saint-Venant (plastique parfait).
• Figure A.4 Viscoélasticité décrite par le modèle de Maxwell. (adapté de Bodig et Jayne 1982)
• Figure A.5 Viscoélasticité décrite par le modèle de Kelvin-voigt. (adapté de Bodig et Jayne 1982)
• Figure A.6 Viscoélasticité décrite par le modèle de Burger. (adapté Bodig et Jayne 1982)
• Figure A.7 Modèle viscoplastique : a) en série, et b) en parallèle (modèle de Bingham).
• Figure A.8 Modèle élasto-viscoplastique.
• Figure B.1 Schéma numérique d’intégration de la contrainte et du moment à travers l’épaisseur de la poutre à une position x .