Modélisation du comportement mécanique des bois de structures par densitométrie X et imagerie laser - PASTEL - Thèses en ligne de ParisTech Access content directly
Theses Year : 2012

Modeling of lumber’s mechanical behavior using x-rays densitometry and laser imaging

Modélisation du comportement mécanique des bois de structures par densitométrie X et imagerie laser

Abstract

Since the introduction of the Eurocode 5 and its related standards, lumber strength grading has become a major issue for the European wood industry. The main objective and technological limitation of this grading type stands in the estimation of the boards’ mechanical properties, especially their elasticity modulus (MOE) and strength (MOR). The machines currently considered as the most effective are able to locally detect the boards’ knots positions and geometries, and to interpret this data through adapted models. However, these models barely adapt to various stresses distributions, and are not able to take in account other kinds of singularities. Slope of grain around knots, especially, considerably decrease sound wood’s mechanical properties, but its influence on full-size boards had never been quantified. Through this study, we developed an original behavior model, called “Equivalent Profile”, allowing taking in account both stresses distribution and any kind of singularity. We have thus evaluated this model’s performances, considering knottiness data obtained by X-Rays densitometry and slope of grain’s acquired by laser imaging, by comparison between estimated and destructively measured mechanical properties values. We showed, on one hand, that our model provides high performances, without taking in account slope of grain, compared to established methods’ ones. On the other hand, slope of grain data actually allows a substantial improvement of mechanical properties’ estimation accuracy.
Le classement mécanique des bois de structures est devenu, depuis l’introduction des Eurocodes 5 et de l’ensemble des normes associées, une problématique centrale de la filière bois dans l’Union Européenne. L’objectif général, ainsi que le principal verrou technologique lié à ce type de classement, réside dans l’estimation des propriétés mécaniques des planches, en particulier leur module élastique (MOE) et leur contrainte de rupture (MOR). Les machines actuellement considérées comme les plus performantes sont capables de détecter les positions et géométries des noeuds des sciages, et d’interpréter ces informations au travers de modèles adaptés. En revanche, ces modèles s’adaptent très mal à des répartitions de contraintes variées, et ne permettent pas de prendre en compte d’autres types de singularités. La déviation des fibres autour des noeuds, en particulier, réduit considérablement les propriétés mécaniques du bois sain, mais son influence sur des pièces de bois de grande taille n’avait jamais été quantifiée. Au cours de cette étude, nous avons développé un modèle de comportement original, appelé « Profilé Equivalent », qui permet à la fois de prendre en compte la répartition des contraintes et tous types de singularités. Nous avons donc pu évaluer les performances de ce modèle, en considérant les informations de nodosité obtenues par densitométrie X et celles de pente de fil obtenues par imagerie laser, par comparaison entre les valeurs de propriétés mécaniques estimées et les valeurs correspondantes mesurées par essais destructifs. Nous avons montré d’une part que notre modèle offre de bonnes performances, sans tenir compte de la pente de fil, au regard de celles obtenues par des méthodes établies. D’autre part, l’information de pente de fil permet bien d’améliorer de manière significative la précision de l’estimation des propriétés mécaniques.
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tel-01682225 , version 1 (12-01-2018)

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  • HAL Id : tel-01682225 , version 1

Cite

Arnaud Jehl. Modélisation du comportement mécanique des bois de structures par densitométrie X et imagerie laser. Matériaux. Paris, ENSAM, 2012. Français. ⟨NNT : 2012ENAM0008⟩. ⟨tel-01682225⟩
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