Approche théorique du comportement mécanique du matériau bois, confrontation à la caractérisation expérimentale, proposition de modélisations chiffrées du comportement mécanique des composites à base de bois
29 Avril 2014
Comportement mécanique des contreplaqués
Comme cela est indiqué au chapitre 1, § 1.3.2, §1.3.3 et §1.3.4, la matière ligneuse n’est pas simplement mobilisée industriellement sous forme de bois massif.
Qu’il s’agisse :
une part très importante de la ressource en bois est consommée sous des formes plus ou moins divisées.
On notera que les deux dernières catégories évoquées ci-dessus peuvent être en partie approvisionnées à partir des résidus de première transformation, sciage, déroulage et tranchage, contribuant ainsi à une amélioration sensible du rendement matière.
Les matériaux composites, panneaux et stratifiés, élaborés généralement sous forme de panneaux à partir des co-produits du bois massif, peuvent être conçus, a priori dans leur conformation et leur composition, pour satisfaire aux exigences technologiques d’un cahier des charges. Cette proposition est illustrée dans la suite de ce chapitre par la présentation d’un outil particulier de conception et de dimensionnement des stratifiés multicouches à base de bois : les contreplaqués.
Le calcul prévisionnel des caractéristiques élastiques des contreplaqués est effectué à partir d'une modélisation basée sur la théorie des plaques minces stratifiées (Chapitre 9) en utilisant la masse volumique r du contreplaqué, à une humidité H, comme indicateur simple des caractéristiques du bois constitutif des plis.
Les prévisions des modules de flexion-torsion sont vérifiées avec une précision remarquable à propos d'un contreplaqué équilibré tout Okoumé testé au moyen de deux dispositifs d'essais ; l'un de flexion et l'autre de torsion. Ces dispositifs sont rendus performants par les particularités technologiques originales, mises en œuvre au niveau des appuis.
D'importants progrès ont été réalisés, au cours des dernières années, en matière de rhéologie du comportement du matériau bois [GUITARD 1987], de conception mécanique des matériaux composites [LAROZE 1988], et enfin de qualification expérimentale de tels matériaux [BOS 1993].
En particulier, les contreplaqués constituent une classe de matériaux à base de bois dont la conception en fonction de performances requises peut, d'ores et déjà, être réalisée avec une grande précision. Ceci, paradoxalement en regard de la grande variabilité des propriétés mécaniques du matériau bois traditionnellement avancée dans la littérature, BODIG 1973.
L'objectif de ce chapitre est de montrer l'excellente concordance existant entre les évaluations expérimentales et les calculs prévisionnels des caractéristiques élastiques de flexion et de torsion de panneaux de contreplaqués.
Les souplesses de flexion-torsion, dij, sont mesurées à l'aide de deux dispositifs expérimentaux, l'un de flexion quatre points et l'autre de torsion. Des particularités technologiques originales, concernant les appuis, rendent ces moyens d'essais particulièrement adaptés à la caractérisation d'éprouvettes prélevées dans des plaques anisotropes, BOS 1993, GODET 1993.
Le logiciel de calcul prévisionnel des caractéristiques élastiques du contreplaqué fonctionne sur une modélisation assez classique, HEARMON 1948, de plaques multicouches stratifiées, à plis anisotropes élastiques orientés, sous hypothèses de faibles déflexions, du type Love Kirchhoff, en contraintes planes (Chapitre 9). L'originalité de la modélisation réside, cette fois, dans l'utilisation de la masse volumique r et du taux d'humidité H du contreplaqué, comme paramètres indicateurs des propriétés élastiques du bois massif constitutif des plis [GUITARD-EL AMRI 1986]
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