Academic literature on the topic 'Bois – Propriétés mécaniques'

Fort d’une importante ressource (bois sur pied), le Tremble (Populus tremula L.) français reste souvent destiné à la trituration et au bois énergie faute de propriétés physico-mécaniques établies. À ce jour, cette essence est utilisée pour la fabrication des barquettes de cuisson par PANIBOIS à partir de bois déroulé provenant de Russie. En parallèle de « l’étude quantitative et qualitative du Tremble pour la production de moules de cuisson » , pour laquelle 13 arbres ont été sélectionnés sur 3 parcelles, des billons ont été prélevés pour réaliser des éprouvettes d’essais en grandeur d’emploi destinées au marché de la construction bois. L’analyse des résultats montre que le Tremble présente de très bonnes propriétés mécaniques, bien au-delà des mêmes propriétés affichées pour les cultivars de peupliers. Le Tremble pourrait donc se substituer aux peupliers dès lors que cette dernière ressource tendrait à se raréfier. Il reste toutefois à imaginer une sylviculture applicable dans les peuplements existants et à résoudre le problème de la mobilisation d’une ressource disséminée. Le Tremble a donc une carte à jouer dans les processus industriels, encore faut-il le caractériser.

Pterocarpus erinaceus (Poir.) est l’une des espèces des domaines climatiques soudanien et guinéen du Togo. Son importance socio-économique tient à ses nombreuses utilisations. Toutefois, la sylviculture et les propriétés technolo- giques du bois sont mal connues. C’est dans ce contexte qu’un travail a été mené pour déterminer les propriétés physiques et mécaniques (densité, retraits, PSF, MOE, MOR, compression, dureté) de son bois en relation avec les conditions du milieu. Les résultats observés sur les bois de 19 arbres, âgés de 18 à 60 ans environ, prélevés dans deux zones écolo- giques (Parc de la Kéran, zone souda- nienne ; Abdoulaye, zone guinéenne), montrent des différences de densité, d’infra-densité, de contrainte de rupture en compression et d’anisotropie des retraits. Ces propriétés sont plus élevées à Kéran qu’à Abdoulaye. Pour les retraits, le PSF, le MOE, la contrainte de rupture en flexion et la dureté, il n’y a pas de dif- férence significative entre les deux sites. Cette étude met en évidence des corréla- tions attendues entre la densité et la dureté. Elle montre aussi que les proprié- tés physiques et mécaniques du bois de vène sont très peu influencées par l’âge cambial.

La disponibilité en quantité importante des sous-produits renouvelable des palmiers dattiers laisse envisager leur utilisation comme renfort dans les matériaux composites et les structures d’isolation. Ceci nécessite la caractérisation physico-mécanique des différentes composantes du palmier. Dans ce contexte, cette étude a été entamée pour la caractérisation d’une composante importante du palmier qui est la palme mûre. La palme étant décomposée essentiellement en deux parties, le Pétiole et le Rachis, la caractérisation a été portée alors sur le bois fibreux et les fibres de ces deux parties. La caractérisation physique concernera la masse volumique des fibres et de la matrice végétale (lignine) ainsi que le taux d’humidité dans les différentes parties de la palme. Les essais mécaniques ont permis de déterminer les caractéristiques mécaniques du bois fibreux et des fibres extraites des deux parties de la palme après le séchage. À l’issue de cette étude, les résultats obtenus montrent l’influence de la position de l’échantillon testé sur les propriétés physico-mécaniques. Ils ont permis également de situer ce type de bois fibreux et ces fibres parmi d’autres résultats de la littérature scientifique et d’envisager de les utiliser dans la mise en œuvre des matériaux composites et dans des éléments d’isolation.

Les pins Pinea sont utilisés depuis l’ère préhistorique pour leurs pignons de pin comestibles. Plus récemment, ces pins ont été introduits en tant qu’essence ornemen- tale dans les régions à climat méditerra- néen, où ils sont fréquents dans les parcs et jardins. Cependant, dans le Maghreb, ils se sont naturalisés au-delà des villes au point d’être classés comme essence inva- sive. De par ses dimensions (au moins 15- 20 m de hauteur et 30-40 cm de diamètre), Pinus pinea offre un potentiel intéressant comme source de bois d’œuvre en Tunisie. Cette étude visait à analyser les effets de la situation géographique et des conditions forestières sur certaines propriétés phy- siques et mécaniques du bois de Pinus pinea dans le nord de la Tunisie. Les échan- tillons analysés ont été recueillis dans qua- tre sites différents, sur 87 parcelles clas- sées selon la densité des arbres et les para- mètres de fertilité des sols. Des mesures de densité, de retrait et teneur en eau ont été effectuées sur chacun des échantillons, ainsi que des tests de résistance méca- nique. Les premiers résultats indiquent un rapport stable entre les dimensions et la densité du bois de Pinus pinea tunisien. Cependant, le module de rupture (MOR) en flexion et en compression est plus faible que pour d’autres résineux en Tunisie, quelles que soient la situation géogra- phique et la fertilité des sols. L’analyse de régression linéaire montre que la densité des peuplements est le seul paramètre ayant une influence significative sur la variabilité des propriétés du bois, à l’ex- ception de la stabilité dimensionnelle et le retrait volumique. Nos résultats indiquent que la densité croissante des peuplements de Pinus pinea est un paramètre forestier déterminant pour les propriétés physiques et mécaniques du bois de cette essence. Il y aurait ainsi intérêt à améliorer les condi- tions forestières pour obtenir un bois de meilleure qualité.

Le teck (Tectona grandis L. f.) est une espèce ligneuse tropicale dont le bois est très demandé. Au Bénin, la provenance tanzanienne et la provenance locale sont les deux variétés de cette espèce les plus plantées. Pour contribuer à la caractérisa- tion du bois de teck du Bénin, nous avons déterminé et comparé, pour le bois de chaque provenance, les modules d’élasti- cité et de cisaillement, la longueur du fût, la circonférence et l’épaisseur d’écorce à hauteur d’abattage, le pourcentage de bois de cœur, la circonférence à une hau- teur de 1,30 m du sol et la masse volu- mique (ou la densité) à 12 % de teneur en eau. Les échantillons ont été préle- vés dans les plantations de la Lama sur des arbres de 20 à 25 ans (six billes de provenance locale et quatre billes de provenance tanzanienne). Les résultats obtenus sur la base de cet échantillon indiquent que, pour cette classe d’âge, les valeurs de ces propriétés pour le bois de teck de provenance locale sont supé- rieures à celles de la provenance tanza- nienne, sauf pour le pourcentage de bois de cœur. Sur la base de notre échantil- lonnage, le teck de provenance locale semble donc d’une certaine qualité, qu’il faut tendre à valoriser par la sélection bio- logique ou clonale des meilleurs sujets, aptes à s’adapter non seulement au chan- gement climatique mais aussi aux struc- tures des sols. Cela permettrait de favori- ser la production du bois de teck sur toute l’étendue du territoire national, voire de la sous-région. Toutefois, la mise en place d’une variété hybride conciliant les atouts des deux provenances pourrait aussi être une grande avancée dans l’amélioration des essences exploitées au Bénin.

Les plantations de palmiers phœnix ont une grande importance socio-économique et écologique en Tunisie. Actuellement, elles contiennent près de trois millions d'arbres, qui assurent d'importants approvisionnements en bois pour l'artisanat et l'industrie du meuble. Autrefois, le palmier dattier était également utilisé comme matériau de construction. Ses médiocres propriétés technologiques ont été améliorées par l'immersion dans l'eau salée naturelle des troncs de palmiers fraîchement coupés. C’était une pratique ancestrale dans la zone du Maghreb, mais elle a disparu maintenant, et les informations sur les différents paramètres impliqués dans ce type de processus sont rares. L’objectif de cette étude est d'évaluer les propriétés technologiques principales du bois de Phoenix dactylifera L. quand il est préservé dans l'eau salée. Des échantillons de bois prélevés dans le sud de la Tunisie sur deux cultivars communs de palmier dattier (Kentichi et Deglet Noor) âgés de 40 à 50 ans, non traités et conservés par salage dans le lac Chot Djérid, ont été utilisés pour ces expériences. Les densités, les propriétés mécaniques, la résistance à la putréfaction et aux termites et la composition chimique des échantillons de bois non traités (contrôle) et traités avec l’eau salée ont été déterminés. Les résultats ont montré une augmentation significative de la densité du bois de palmier séché à l'air après immersion dans l'eau salée. Le traitement avec l'eau salée a aussi amélioré le nodule de rupture du bois de palmier phœnix perpendiculairement et parallèlement aux fibres. Les deux, le bois non traité et le bois traité avec de l'eau salée, semblent être sensibles aux agressions de termites, mais le bois de palmier traité semble être plus toxique pour les termites. Les teneurs en extraits de lignine et de cellulose étaient légèrement plus abondantes dans les échantillons témoins, alors que les hémicelluloses étaient plus abondantes dans les échantillons traités. Les analyses minéralogiques ont permis également d'expliquer l'amélioration de la performance du bois de palmier après ce processus de préservation naturelle.

Il s'avère que le prestigieux " bois d'ipé ", issu d'espèces du genre Tabebuia, domine le marché du matériau bois en extérieur haut de gamme depuis plusieurs années, ce qui est justifié par les remarquables propriétés physiques, mécaniques et de durabilité des espèces commercialisées sous cette appellation. Mais, du fait de l'engouement industriel pour ce type de matériau, l'offre sur le marché devient de plus en plus disparate avec la présence d'espèces ou d'essences n'ayant pas les propriétés attendues et recherchées. Cette note, basée sur l'ensemble du genre botanique Tabebuia, identifie les espèces dont les bois ont la capacité et les caractéristiques technologiques dévolues à l'appellation ipé. Une liste a été définie comprenant onze espèces du genre Tabebuia susceptibles de répondre aux exigences de qualité escomptées et de figurer ainsi sous l'appellation commerciale d'ipé. Quoi qu'il en soit, la dérive commerciale qui se fait jour pour l'ipé et ses ersatz représente une première alarme de raréfaction de la diversité biologique de certaines espèces du genre Tabebuia et demande que la plus grande prudence soit accordée aux risques de mélanges d'essences dans les lots commerciaux. (Résumé d'auteur)

Originaire d'Asie du Sud et introduit au Togo depuis le début du siècle dernier, le teck (Tectona grandis L.f.) y est devenu la première espèce commercialisable. Mais depuis les années 1990, une nouvelle provenance dite teck tanzanien, reconnue pour ses bonnes performances, est préférée par le service forestier et les planteurs privés. Cette étude compare les performances morphologiques et technologiques du teck tanzanien à celles du teck cultivé depuis un siècle au Togo. Pour ce faire, les caractéristiques dendrométriques, l'indice de productivité (Ip), le pourcentage de bois de coeur à 1,30 m de hauteur de tige, les propriétés physiques et mécaniques ont été mesurés sur deux parcelles âgées de 7 ans. Les résultats montrent qu'à ce stade de croissance la provenance tanzanienne est plus productive (Ip = 6,75) que la provenance locale (Ip = 6,06). Les hauteurs du teck tanzanien (hauteur dominante H0, hauteur totale Ht et hauteur fût Hf) sont significativement supérieures à celles du teck local. En revanche, chez les arbres dominants, le teck local présente un diamètre moyen Dd significativement supérieur à celui du teck tanzanien. La provenance tanzanienne renferme en moyenne 40 % de plus de bois de coeur que le teck local. Cependant, les deux provenances ne montrent aucune différence significative en ce qui concerne les caractéristiques physiques (densité du bois à 12 % d'humidité) et mécaniques du bois (module d'élasticité et contrainte de rupture en flexion). (Résumé d'auteur)

Cette étude s’est penchée sur les effets de la teneur en résine et en composés de nano-silane (NS) sur les panneaux struc- turaux orientés (OSB), un important pro- duit en bois reconstitué. Des panneaux OSB ont été fabriqués avec de la résine d’urée-formaldéhyde (UF) à 8 % et à 10 % (sur poids sec des panneaux), avec appli- cation de NS à deux teneurs en fonction de la teneur en résine UF. Nos résultats montrent que les traitements aux deux teneurs différentes en résine donnent des valeurs très proches pour les modules de rupture et d’élasticité, la flexion au choc et la résistance à la traction. Cela indique que la compacité élevée des lamelles de la matrice OSB est le facteur déterminant des propriétés mécaniques globales des panneaux composites. L’interaction entre NS et résine UF affaiblit significativement ces propriétés dans la plupart des cas de traitement à 10 % NS, alors que le dosage de NS à 20 % est suffisant pour contri- buer activement au processus de collage des lamelles et compense les pertes en partie. L’analyse par cluster indique que les propriétés mécaniques sont générale- ment davantage fonction de la compacité de la matrice composite que de la teneur en résine. Dès lors, l’étude conclut que le NS n’est pas à recommander à l’industrie en raison de ses effets négatifs sur la plu- part des propriétés physiques et méca- niques des panneaux OSB.

Balanites aegyptiaca est une espèce caractéristique et emblématique des zones sèches d’Afrique et d’Asie. Elle revêt une grande importance socio-économique dans toute sa zone naturelle de répartition du fait de ses multiples usages. Toutefois, les propriétés technologiques de son bois sont mal connues, d’où des utilisations parfois inappropriées mais qui pourraient être élargies. Afin de mieux adapter ses applications à ses caractéristiques, nous avons déterminé les indicateurs de stabilité physique (masse volumique, infradensité, retrait radial total, retrait tangentiel total, retrait volumique total et point de saturation des fibres) et les indicateurs de comportement mécanique (module d’élasticité longitudinal, contrainte de rupture en flexion et compression) de ce bois. Quatre-vingt-treize éprouvettes prélevées dans 13 arbres provenant des zones sahélienne et soudanienne tchadiennes, et de la zone sahélienne sénégalaise ont été testées. Les résultats obtenus montrent que, pour les trois provenances, le bois de B. aegyptiaca est mi-lourd (797 kg/m3) avec une stabilité dimensionnelle moyenne : l’anisotropie de retrait est supérieure à 2 (2,2), le retrait radial total et le retrait tangentiel total sont moyens, respectivement égaux à 4 % et 8,5 %. Ses caractéristiques mécaniques sont moyennes (contraintes de rupture en compression et flexion statique respectivement égales à 49,4 MPa et 104,5 MPa) à faible (module d’élasticité longitudinal de 10 473 MPa). Une comparaison des résultats obtenus en fonction des zones de prélèvement a mis en évidence des tendances variables selon les caractéristiques étudiées. Ces variations entre les trois provenances restent cependant limitées. Les résultats de l’étude montrent que le bois de B. aegyptiaca pourrait être utilisé de façon appropriée sous forme de matériau pour une plus large gamme d’emplois, sous réserve de la mise en place d’une gestion adaptée permettant sa restauration par plantation.

L’objectif de cette thèse est de contribuer à la connaissance des caractéristiques des noeuds du bois dans la perspective de l'évaluation de leur influence sur le comportement mécanique de pièces de structure après les avoir repèrés et identifiés par des méthodes non destructives utilisant les micro-ondes. Nous montrons ainsi que le noeud ne doit pas seulement être caractérisé par le diamètre et la position de la partie différenciée de l'implantation de la branche dans le tronc, mais également par un ensemble de perturbations de la direction de fil et des caractéristiques mécaniques locales dans son environnement. Le premier développement de notre thèse consiste à donner un sens à la notion de zone péri-nodale en montrant que, sur une surface dont le rayon est environ trois fois celui du noeud, la masse volumique, les directions du fil vues dans un espace à trois dimensions et les coefficients de la matrice de rigidité subissent des modifications que nous évaluons. Le second développement de ce document porte sur l'interaction bois micro-ondes à 30 ghz et en polarimétrie. Nous établissons les premières valeurs connues des constantes diélectriques du bois à cette fréquence et confirmons l'hypothèse que le matériau est uniaxe. Nous étudions, sur éprouvettes, l'influence de l'angle de fil sur les caractéristiques d'ellipticité de l'onde après interaction. Nous montrons que les variations du grand axe de l'ellipse permettent de localiser précisément le centre du noeud et sa trace sur les deux faces de la planche. Le petit axe de l'ellipse apparaît bien relié aux déviations importantes de fil, ce qui permet de localiser également la zone péri-nodale

Le bois, en raison de sa structure particulière et de sa composition polymérique, est regardé comme un matériau orthotrope cylindrique et viscoélastique linéaire, dans le domaine des petites perturbations. Ce mémoire présente une méthode expérimentale de mesure du module dynamique d'un matériau, basée sur l'interprétation du spectre des fréquences en vibrations naturelles d'une poutre. En flexion, l'influence de la déformabilité en cisaillement étant prise en compte lors du dépouillement, la procédure s'applique de manière fiable et reproductible à toute poutre droite de section rectangulaire, y compris les éprouvettes normalisées pour les essais mécaniques sur le bois et ses dérivés. L’amortissement des mêmes vibrations naturelles fait l'objet d'une seconde procédure expérimentale. La grandeur caractéristique des frottements intérieurs est le décrément logarithmique, qui est calculé par ajustement sur l'enveloppe d'un mouvement propre. La chaîne d'acquisition commune aux deux procédures est composée d'un enregistreur numérique de transitoires, couplé à un micro-ordinateur type PC, pour lequel des programmes spécifiques ont été développés

La densification du bois par injection de polymère ou par compression thermomécanique et traitements thermiques présente de plus en plus d’intérêt dans le domaine du bois. Ces traitements améliorent les propriétés du bois pour des applications spécifiques. Parmi ces procédés, la compression thermomécanique du bois a été développée depuis quelques années. Cependant, l’effet « mémoire de forme » du bois après absorption d’eau était un problème car il rendait le produit instable dimensionnellement. Le procédé de densification Thermo-Hygro-Mécanique (THM) du bois, un procédé combinant l'effet de la chaleur, de la vapeur et de la pression, permet d'augmenter la masse volumique du bois et favorise l’obtention d’un matériel stable dimensionnellement en limitant le retour viscoélastique ou springback. Ainsi, les objectifs du projet étaient de développer les paramètres du procédé THM nécessaires pour produire des placages à haute densité de peuplier faux tremble, peuplier hybride et érable à sucre et de caractériser leurs propriétés physiques et mécaniques. La densification de placages de 700×700× 4 mm a été réalisée à 140, 160, 180, 200 et 220°C dans une presse à injection de vapeur. Nous savons que la masse volumique anhydre est un bon indicateur des propriétés mécaniques. Après traitement THM, la masse volumique anhydre moyenne obtenue pour le peuplier faux- tremble passe de 388 à 812 kg.m-3, pour l’érable à sucre de 675 à 828 kg.m-3 et pour le peuplier hybride, de 348 à 708 kg.m-3. Les résultats montrent une amélioration de la stabilité dimensionnelle en fonction de la température utilisée lors du cycle de densification. Pour les propriétés mécaniques (flexion, traction, dureté Brinell), il y a une amélioration linéaire entre 140°C et 180°C. Entre 180 et 200°C les valeurs sont stables et presque le double de celles du bois non densifié. Elles diminuent ensuite jusqu’à 220°C. La colorimétrie révèle de façon objective et quantitative le changement de teinte du bois qui devient plus sombre de façon quasi linéaire plus la température augmente. En termes de rugosité, il y a une diminution des paramètres Ra et Rz avec la densification, qui se rapprochent de la valeur des plaques métalliques de la presse utilisée mais on note une augmentation à 220°C.

Ce projet de maîtrise est réalisé sous la direction d’André Bégin-Drolet et Pierre Blanchet dans le cadre de la Chaire de recherche industrielle CRSNG – Canlak en finition des produits du bois d’intérieur (CRIF). L’objectif principal est de fournir des connaissances permettant de guider les processus de densification et d’augmentation de la dureté des lames de plancher d’ingénierie pour une production à l’échelle industrielle afin de rendre les planchers plus durables et résistants. La revue de littérature a, dans un premier temps, permis de conclure que l’imprégnation sous vide est la méthode de densification de surface la plus rapide et efficace dans le cas du bois. Les modèles discutés, dont celui de Fito et al.[1], ainsi que des modèles de mécanique des fluides, ont révélé les paramètres d’imprégnation optimaux. Parmi ceux-ci, il y a la viscosité de la formulation d’imprégnation qui doit être la plus faible possible afin de maximiser la pénétration dans les pores du bois. Le liquide s’imprègne en venant combler les pores du bois puis il se fige grâce à la polymérisation, rendant ainsi le bois plus durable. Dans un deuxième temps, il est proposé de faire de l’imprégnation sous vide en continu et de façon automatisée. Deux prototypes réels ont été conçus afin de confirmer les paramètres d’imprégnation choisis ainsi que de trouver une séquence d’opération. Finalement, un prototype automatisé permettant de faire l’imprégnation de planches de plancher d’ingénierie est présenté. Celui-ci est évalué à 125000$ pour les coûts totaux de fabrication et confère une cadence de production de 0.7 m²/s.
This master's project is carried out under the direction ofAndré Bégin-Drolet and Pierre Blanchet as part of the CRSNG – Canlak en finition des produits du bois d’intérieur (CRIF). The main objective is to provide knowledge to guide the densification and hardness increase of engineered floorboards of industrial scale production in order to make floors more durable and resistant. The literature review initially concluded that vacuum impregnation is the fastest and most effective method of surface densification for wood. The models discussed, including that of Fito et al.[1], as well as fluid mechanics models, revealed the optimal impregnation parameters. These include the viscosity of the impregnation formulation, which should be as low as possible in order to maximize penetration into the wood pores. The liquid impregnates by filling the pores of the wood and then sets through polymerization, making the wood more durable. In a second step, it is proposed to carry out vacuum impregnation continuously and automatically. Two real prototypes have been designed in order to confirm the chosen impregnation parameters as well as to find a sequence of operation. Finally, an automated prototype allowing the impregnation of engineering floor boards is presented. It is evaluated at $125,000 for total manufacturing costs and gives a production rate of 0.7 m²/sec.

Le bois est un matériau qui est utilisé en tant que limiteur d'effort (ou absorbeur d'énergie) dans des emballages de transport. La conception de ces emballages se fait de plus en plus à l'aide de la simulation numérique. Il est alors nécessaire d'utiliser un modèle numérique de comportement qui puisse retranscrire le comportement mécanique du bois au sein d'un tel système. L'objet de ce travail est précisément de créer un modèle numérique de comportement du bois en compression dynamique. Pour cela, après avoir fait une synthèse des informations trouvées dans la littérature, nous avons défini les grandeurs mécaniques caractéristiques du comportement du bois en compression statique et dynamique (les caractéristiques élastiques ainsi que les caractéristiques du comportement plastique). Nous avons ensuite réalisé des campagnes expérimentales portant sur la caractérisation du bois en compression statique et dynamique. Ce sont des essais de compression uniaxiale suivant la direction longitudinale ou dans le plan transverse. Les déformations atteintes sont supérieures a 60% et les vitesses de déformation moyennes dépassent 1000 s-1. Par la suite, nous avons créé le modèle bois numérique à partir des résultats expérimentaux. Ce modèle est implante dans un code de calcul industriel de dynamique explicite (ls-dyna3d). Nous pouvons ainsi comparer le modèle bois aux autres modèles employés pour représenter le comportement du bois dans le cadre de son utilisation dans les emballages de transport de matières dangereuses. Enfin, nous confrontons les résultats d'essais effectues sur maquettes de conteneur impactant une cible rigide a une vitesse de 52 a 65 m/s aux simulations numériques faites avec les différents modèles de matériau
Wood is a material used a energy absorbing device in containers for the transportation of dangerous materials. The design of these containers is more and more often done with finite element modelling. So, the aim of this research work was to create a numerical model for wood, the "wood model" in order to describe the behaviour of wood under dynamic multiaxial compression. We present experimental results and their analytical modelling for wood under static and dynamic compression which involves large deformations. This "wood model" is based on the experimental results mentioned before. It is used in a finite element explicit non-linear dynamic code. LS-DYNA3D. By this way, we can compare this model with other models used to characterize wood model as impact limiter crashed at 52 to 65 m/s with numerical results made with our wood model and with other numerical materials types used to model the behaviour of wood under compression with large deformations

Les propriétés de flexion et la stabilité dimensionnelle sont des propriétés déterminantes pour le potentiel d’utilisation du bois dans les structures de bâtiments et les produits à valeur ajoutée. Une connaissance détaillée des patrons de variation des propriétés du bois à l’intérieur de l’arbre est essentielle pour optimiser l’usage de cette ressource renouvelable et développer des produits hautement performants. L’objectif général de cette recherche doctorale était de caractériser et modéliser les patrons de variation des propriétés de flexion et de la stabilité dimensionnelle du bois à l’intérieur de l’arbre en fonction de différents paramètres (l’âge cambial, hauteur dans la tige, largeur des cernes) et en tenant compte de l’historique des peuplements. Cet objectif fut poursuivi au moyen des objectifs spécifiques suivants: décrire le patron de variation des propriétés physico-mécaniques de la moelle vers l’écorce (c.-à-d. en fonction de l’âge cambial) et dans l’axe longitudinal de la tige ; modéliser l’effet du taux de croissance radiale sur les propriétés physico-mécaniques ; modéliser l’effet de la masse volumique basale du bois sur les propriétés physico-mécaniques et examiner les différences entre les deux types de structures de peuplements (régulier et irrégulier). L’étude a porté sur l’épinette noire (Picea mariana [Mill.] B.S.P), une espèce de grande importance commerciale au Canada. Soixante arbres ont été échantillonnés dans 12 peuplements localisés au nord et au sud de la Côte-Nord, 30 arbres dans 6 peuplements de la région de l’Abitibi-Témiscamingue et 42 arbres provenant de la région du Lac-Saint-Jean. Une approche de modélisation statistique a été utilisée pour rapporter les paramètres de résistance à la flexion, de rigidité et de stabilité dimensionnelle à des variables telles que l'âge cambial et le taux de croissance annuel. Les peuplements ont été échantillonnés avec un temps connu depuis le passage du dernier feu, car cela est connu pour influencer la structure du peuplement et la croissance des arbres. Les résultats ont confirmé que l'âge cambial est clairement la source la plus importante de la variation en direction radiale des propriétés du bois, lequel pourrait être utilisé comme variable prédictive. La largeur des cernes annuels a eu une influence additionnelle faible pour expliquer les variations des propriétés mécaniques et celles de stabilité dimensionnelle. Le bois des arbres à croissance plus rapide des peuplements réguliers avait des propriétés mécaniques supérieures, et était moins stable en termes de dimensions. Les arbres à croissance lente issus de peuplements irréguliers pourraient produire du bois final moins dense, ce qui tendrait à diminuer les propriétés
Bending strength, stiffness, and dimensional stability of wood are determining properties fortheir potential use in building structure and added-value products. A detailed knowledge of the variation patterns of the properties inside a tree is essential to optimize the use of this renewable resource and to develop high-performance products. This PhD project’s goal is to characterize and model the variation pattern for bending strength, stiffness, and dimensional stability within the tree as a function of different parameters (radial distance, the height ofthe stem, the ring width) and taking into account the history of the stands. This general objective was pursued by the means of the specific objectives to : 1) describe the variation pattern of the physico-mechanical properties from pith to the bark (i.e. as a function ofcambial age) and in the longitudinal axis of the stem; 2) model the effect of the radial growth rate on the physico-mechanical properties; 3) model the effect of the basic specific densityon the physico-mechanical properties and examine the differences between the two types of stand structures (regular and irregular). The study focused on black spruce (Picea mariana[Mill.] B.S.P.), a species of high commercial importance in Canada. Sixty trees were sampled in twelve stands located north and south of the North Shore region, thirty trees in six standsin Abitibi-Témiscamingue and forty-two trees from Lac Saint-Jean. This study used astatistical modelling approach to relate flexural strength, stiffness and dimensional stability parameters to variables such as cambial age and annual growth rate. The stands were sampled with a known time since the last fire because this is known to influence stand structure and tree growth. The results confirmed that cambial age is clearly the most important source ofradial direction variation in wood properties, which could be used as a predictive variable. The ring width had a small additional influence to explain the variations in mechanical and dimensional stability properties. The fast-growing wood in regular stands had superior mechanical properties and were less dimensionally stable. Slow-growing trees from unevenaged, irregular stands may produce less dense late wood, which would tend to reduce mechanical properties and increase the dimensional stability of the material. Thus, these properties may be affected by the patterns of intra-ring variation in wood density. The effect of stand type on the wood physico-mechanical properties may also be due to the presence of mild compression wood, which can occur in trees of layer origin or in trees subjected togreater or more complex mechanical stimuli. Analyses also indicate that wood density and cambial age measurements can be used to estimate dimensional stability and mechanical properties. In addition, prediction indices have shown that it is preferable to predict dimensional stability from MOE and cambial age measurements rather than opting for the opposite case, i.e., estimating mechanical properties from dimensional stability. These results could have practical implications for decision-making in forest management and wood allocation. The selection of forest stands to produce black spruce wood for either high dimensional stability or high mechanical properties may be an interesting option that emerges from our results. In general, the modelling results were able to clearly characterize the differences between the two types of stand structures. However, further fundamental researchis needed to elucidate the mechanisms of wood formation that are responsible for differences in properties related to the growth environment in these two types of stand, including the internal structure of growth rings and the ultrastructure and chemical composition of the cell wall of wood tracheids, in order to obtain a more complete tool of simulation of wood qualityfor black spruce.

Pour cette étude, trois espèces de la forêt boréale ont été sélectionnées selon leur importance pour l’industrie forestière canadienne. Quinze billes de pin gris ont été récoltées au Lac Saint-Jean (Québec) puis sciées, séchées et testées afin de connaître le module d’élasticité statique (MOEstat) des pièces à 12% de teneur en humidité. Le même processus a été appliqué pour l’épinette noire provenant de la Côte Nord (Québec) et pour une plus grande quantité de billes (92) d’épinette blanche récoltées à la Forêt expérimentale de Petawawa (Ontario). L’objectif de ce travail consiste à déterminer la force des relations, à trois étapes du processus de transformation, entre les vitesses sonores, les modules d’élasticité dynamique (MOEdyn) et les MOEstat mesurés sur les pièces sciées. Des simulations ont aussi permis d’évaluer l’influence de la variation de la teneur en humidité sur la force de la relation entre le MOEstat et le MOEdyn pour les billes. Les résultats montrent que la force de la relation entre le MOEstat et le MOEdyn s’améliore lorsque la variation de la teneur en humidité du bois et la variation de la masse volumique anhydre de la bille sont connues, ce qui indique qu’il est préférable de mesurer directement la masse volumique de la bille lors de l’évaluation du MOEdyn.

Le comportement viscoélastique linéaire d'un matériau est mis en évidence grâce à des expériences de flexions quasi-statiques. Les premières, de type "double pendule, s'appuient sur des mesures de périodes et de décréments logarithmiques d'oscillations à une fréquence voisine du Hertz. Les secondes sont exploitées par interprétation des deux premiers modes de résonance à des fréquences de l'ordre de cent à mille hertz. Une théorie des flexions tenant compte du cisaillement, est exposée pour les solides orthotropes élastiques. Ces expériences mettent en évidence l'existence de dissipations hétérogènes dans les tissus initiaux et finaux de la matière ligneuse. Des valeurs de la tangente de l'angle de perte de l'ordre de 1. 7% pour les tissus initiaux contre 0. 6% pour les tissus finaux sont avancées à l'état ambiant pour l'épicéa. Utilisées pour caractériser les paramètres viscoélastiques du douglas, à des taux d'humidité successifs donnés de l'état anhydre à environ 20%, lors d'une élévation en temperature de 20°C à 60°C, montre l'existence de trois sources spécifiques de frottement interne. Une énergie d'activation thermique de 25 kcal/mol est proposée pour l'une d'entre elles. Une augmentation du taux d'humidité provoque un abaissement de la temperature du maximum de frottement, et une augmentation de l'amplitude de celui-ci. L’augmentation du module de conservation entre l'état anhydre et un état faiblement humide est confirmée

On a choisi l'approximation du materiau homogene, elastique, lineaire, orthotrope pour l'etude de la propagation de fissure dans le pin maritime, sous sollicitation mixte. L'eprouvette e. N. S. Proposee par richard pour les materiaux isotropes a ete etudiee numeriquement pour un materiau orthotrope. Elle a servi de support a l'etude experimentale de la fissuration dans les 3 directions rl, tl et tr. Le calcul de la tenacite a montre un comportement du bois tres different entre la rupture en propagation longitudinale et radiale. Cette derniere presente des analogies avec la rupture d'un materiau isotrope. Le critere de rupture propose par herakovich pour les materiaux composites a ete modifie. Il donne alors des estimations convenables de la rupture du pin maritime pour les trois orientations envisagees