Essais complémentaires

III.7.1- Essais arrêtés

Comme pour le bois de Douglas, afin d’attribuer les différentes classes de signaux à des mécanismes d’endommagement, des essais arrêtés suivis simultanément par EA et thermographie infrarouge ont été réalisés. Ces essais sont complétés par des observations tomographiques.

Suite à l’analyse des courbes force-déplacement et de l’activité acoustique, trois stades d’arrêt ont été repérés (figure 113).

- Arrêt 1 : Dans la partie linéaire de la courbe (phase I)

- Arrêt 2 : Au début de la phase II-1 lorsque l’activité acoustique est encore faible - Arrêt 3 : A l’apparition d’un signal de forte amplitude (lorsqu’ un bruit audible est

entendu).

Figure 113 : Positionnement des essais arrêtés sur la courbe de l’évolution de l’endommagement d’une éprouvette en sapin pectiné sollicitée en traction longitudinale

Pour l’arrêt 1 et 2 aucune modification n’est observée sur le film thermique pendant l’essai. En outre, les observations par tomographie réalisées en scans locaux (échelle de précision 14 μm) n’ont pas permis d’identifier d’endommagement.

Pour l’arrêt 3 (arrêt à l’émission d’un bruit audible) (figure 114a), le thermogramme extrait du film thermique à cet instant affiche un échauffement au niveau des cernes de croissance (figure 114b). Une observation tomographique a été réalisée à ce stade d’arrêt sur la moitié haute de la zone d’étude où des événements acoustiques sont localisés par les capteurs (figure 115). Les tomographes obtenus à une résolution de 14 µm ne permettent d’identifier un quelconque endommagement. Il se peut qu’en voulant améliorer la précision d’observation, nous avons dû sélectionner une zone d’investigation que ne correspond pas forcément à l’endroit où l’endommagement ayant émis la salve à 90 dB a eu lieu. Ceci mériterait de plus amples investigations.

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(a) (b)

Figure 114 : Résultats du troisième arrêt (a) distribution en amplitude de l’EA en fonction du temps (b) Thermogramme à l’instant d’enregistrement de l’événement de plus haute amplitude

Figure 115 : Localisation des sources d’EA à l’arrêt 3

Donc, les essais mis en place dans cette partie pour récolter des informations supplémentaires devaient permettre l’attribution des classes de signaux à des mécanismes d’endommagement spécifiques ne se sont pas révélés probants. Ceci confirme l’intérêt de travailler sur des zones d’auscultation de plus faibles dimensions permettant d’améliorer la précision des observations, notamment via l’utilisation de la tomographie. Ceci implique donc de revoir la mise en place des essais arrêtés en redéfinissant notamment des géométries d’éprouvettes permettant de localiser avec précision les zones endommagées.

L’échauffement observé au niveau des cernes à l’arrêt 3 indique la présence d’un comportement différent entre le BI et le BF ce qui nous permet d’émettre l’hypothèse qu’il pourrait peut-être avoir une initiation des microfissurations dans le BI ou à l’interface BI/BF.

35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 0 50 100 150 A m p li tu d e ( d B ) Temps (s)

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III.7.2- Suivi par EA et par TI d’un essai entier de traction

Comme dans l’étude sur le bois de Douglas, un essai de traction en continu jusqu’à rupture a été suivi simultanément par EA et thermographie infrarouge. Quatre points marquants (A, B, C et D) sont représentés sur la courbe de l’évolution de la charge en fonction du temps. Ces points sont associés à des thermogrammes correspondants extraits du film thermique. On constate l’apparition d’un échauffement au niveau des cernes à partir de t=20s (figure 116- Point B). Cet échauffement devient très important juste avant la rupture de l’éprouvette au point C (figure 116-Point C). Le thermoogramme correspondant à la rupture est présenté au Point D sur la figure 116b. On peut déduire que l’échauffement observé au niveau des cernes de croissance à faible taux de charge indique la présence d’un comportement différent entre les deux types du bois (BI et BF). On pourrait dans ce cas faire une hypothèse qu’une initiation de microfissures a eu lieu dans les zones les plus chauffées qui sont le bois initial et l’interface BI/BF.

(a)

(b)

Figure 116 : (a) Distribution en amplitude de l’EA en fonction du temps (b) Thermogrammes correspondants à des points marquants de la courbe

Comme pour le Douglas, on retrouve le même phénomène d’échauffement des cernes chez le sapin pectiné mais de manière moins importante. Ceci n’empêche pas de suggérer que le processus d’endommagement du sapin pectiné rassemble à celui du Douglas. Dans ce cadre,

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en faisant une analogie avec le bois de Douglas, on peut suggérer que la classe verte identifiée auparavant (figure 110) pourrait être attribuée à la microfissuration longitudinale. La classe rouge contient des signaux très énergétiques de longue durée et de temps de montée important, donc, par analogie avec les résultats du Douglas, cette classe pourrait être attribuée à la rupture des fibres. Enfin, on peut suggérer que les signaux de la classe bleue sont générés par les microfissures transversales.

Cette labellisation n’est qu’une hypothèse. Il va falloir réaliser d’autres types d’essai arrêtés pour avoir des informations complémentaires plus fines facilitant l’attribution des classes de signaux à des mécanismes spécifiques.

III.9- Conclusion

Les travaux exposés dans cette partie intègrent l’étude en traction longitudinale du sapin pectiné pendant des essais arrêtés et continus, des observations visuelles de la surface des éprouvettes ainsi que des faciès de rupture post-mortem, des observations tomographiques ainsi que des informations fournies par la thermographie infrarouge et enfin une analyse des signaux acoustiques recueillis.

L’analyse et le croisement de toutes ces informations obtenues nous permettent tout d’abord de proposer une labellisation des trois classes de signaux identifiées, puis de conclure sur le scénario le plus probable pour décrire l’endommagement et la ruine du bois de sapin pectiné sollicité en traction parallèle au fil.

Concernant l’activité acoustique enregistrée, elle peut être divisée en trois classes : - Classe verte qui pourrait être attribuée à la microfissuration longitudinale - Classe bleue qui pourrait être attribuée à la microfissuration transversale - Classe rouge dont les signaux sont émis par la rupture des fibres

En ce qui concerne le scénario d’endommagement, la réponse acoustique des éprouvettes en sapin pectiné peut être divisée en trois phases :

La phase I traduit le comportement linéaire du sapin pectiné pendant laquelle une activité acoustique est enregistrée. Les signaux enregistrés dans cette phase appartiennent majoritairement à la classe verte (figure 110a). Pendant cette phase d’activité, certaines microfissures longitudinales peuvent être initiées dans le bois initial ou au niveau de l’interface BI/BF. Quelques microfissurations transversales peuvent également avoir lieu dans cette phase.

La phase II traduit un comportement non-linéaire jusqu’à la rupture finale. Cette phase pourrait elle aussi être divisée en deux parties compte tenu de la vitesse d’augmentation des salves cumulées. Dans la partie II-1, l’activité de la classe verte augmente de manière régulière (Figure 110a et 110b) par contre celle de la classe bleue augmente de manière importante (figure 110a et 110c). Ceci pourrait traduire la multiplicité des microfissurations transversales. Dans la partie II-2, les signaux de la classe rouge deviennent plus énergétiques et plus nombreux (figure 110a et 110d) caractérisant la coalescence et la propagation de microfissures transversales accompagnées par la rupture de certaines trachéides du bois initial compte tenu de leurs moins grande résistance par rapport à celles du bois final.

La Phase III désigne la rupture finale de l’éprouvette. Cette rupture est instantanée. En effet, le croisement entre les microfissurations longitudinales et les microfissurations transversales créent une fissure macroscopique inclinée déclenchée au bord de l’éprouvette et qui se propage également à travers la largeur de l’éprouvette (fissure de type LR). La propagation de cette dernière produit un effet de couplage traction/flexion, qui favorise la propagation longitudinale des fissures (fissure de type RL) au niveau des interfaces BI/BF

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sous un mode de rupture combiné de mode I sous contraintes de pelage et de mode II sous contraintes de cisaillement.

IV- Endommagement du peuplier sous sollicitation de traction