Etat des contraintes à la fin du séchage

L’évaluation de l’état des contraintes à la fin du séchage par la méthode de slicing test (chapitre 3 section 3.5.4) a révélé que le niveau de contraintes est légèrement plus faible en séchage intermittent 2 par rapport au séchage constant et plus élevé en séchage intermittent 1 (Figure 4.28). En outre, en raison de la multitude des facteurs influençant la flèche, les mesures ont été dispersées et l’effet de la position de la planche dans la pile n’apparaissait pas distinctement dans les résultats. Notons encore que les valeurs des flèches du slicing test étant faibles, la mesure est délicate et nous ne pouvons pas écarter l’impact de l’opérateur dans la dispersion de ces mesures.

12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Simulation Mesure Lit 3 Lit 2 Lit 1 Position X f (% ) 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 Xi (%) Xf (% )

Chapitre 4

119

Figure 4.28. Résultats de slicing test exprimés par le gap (mm) mesuré 1 semaine après la fin de séchage.

Dans la version actuelle du code nous ne sortons pas encore la flèche du slicing test pour l’ensemble des planches de la pile. Il ne nous a donc pas été possible de comparer directement ces mesures à celle du code. Afin d’expliquer les résultats expérimentaux, nous nous sommes intéressés aux deux planches se situant à l’entrée et à la sortie du lit n° 2 qui présentent le même débit pour les trois séchages, seul leur teneur en eau initiale changeait. La flèche du slicing test est une libération des contraintes résiduelles résultant des déformations mémoires subsistant dans la section de la planche. Nous avons donc tracé le profil de la déformation mécanosorptive totale pour ces deux planches (Figure 4.29). Ces profils sont relativement proches au niveau de leurs valeurs et de leur forme, ce qui pourrait expliquer la similitude des flèches obtenues dans le slicing test. Toutefois, nous observons des différences au niveau de la périphérie des planches. Nous avons donc tracé l’évolution de la déformation mécanosorptive totale (Figure 4.30) et sa partie irrécouvrable (Figure 4.31) à la surface de la planche à l’entrée du lit n°2 et de celle à la sortie en fonction du cumul des variations de la teneur en eau.

a) b)

Figure 4.29. Profils de déformation mécanosorptive totale à la fin du séchage pour la planche à l’entrée (a) et celle en sortie (b) du lit n’°2.

0 0.5 1.0 1.5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Intermittent 2 Intermittent 1 Constant Lit 3 Lit 2 Lit 1 Position G a p ( m m ) 0 0.005 0.010 0.015 0.020 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Constant Inter1 Inter2 Epaisseur (cm) MS 0 0.005 0.010 0.015 0.020 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Constant Inter 1 Inter 2 Epaisseur (cm) MS

a) b)

Figure 4.30. Déformation mécanosorptive totale à la surface en fonction du cumul de teneur en eau : planche à l’attaque (a) et planche à la sortie (b).

a) b)

Figure 4.31. Déformation mécanosorptive irrécouvrable à la surface en fonction du cumul de teneur en eau : planche à l’attaque (a) et planche à la sortie (b).

Pour la planche à l’attaque (Figure 4.30a), le cumul des variations de teneur en eau en surface est plus important en séchage intermittent 2 et similaire pour les séchages intermittent 1 et constant. Malgré les conditions de séchage stables dans le temps pour le séchage constant, les petites fluctuations des conditions de séchage autour des valeurs de consigne donnent un cumul des variations d’humidité en surface très important. Ainsi, malgré la dénomination de « conduite constante », la fluctuation de la teneur en eau de surface permet d’activer les propriétés mécanosorptives à la périphérie de la planche tout au long du séchage. Ceci conduit la planche se situant à l’attaque à présenter une déformation mécanosorptive résiduelle assez proche pour les trois conduites, avec une valeur plus forte pour l’intermittent 2. En effet, la sévérité des conditions de séchage (humidité d’équilibre d’environ 4%) appliquée par intermittence dans cette conduite induit une déformation mécanosorptive irrécouvrable plus importante (Figure 4.31a) puisque le niveau de teneur en eau non encore atteint est plus bas (U, équation 4.2). Malgré l’importance de cette déformation irrécouvrable, les fortes variations de la teneur en eau en surface pour cette conduite permettent une recouvrance importante de cette déformation.

Pour la planche en sortie, le cumul des variations de teneur en eau est diminué pour la planche séchée avec la conduite constante (Figure 4.30b). Ceci est dû à l’inertie thermique et l’inertie

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0 200 400 600 800 1000 1200 Intermittent 2 Intermittent 1 Constant (Xi) m^s t o ta le à l a s u rf a c e 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0 200 400 600 800 1000 1200 Intermittent 2 Intermittent 1 Constant (Xi) m^s t o ta le à l a s u rf a c e 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0 200 400 600 800 1000 1200 Intermittent 2 Intermittent 1 Constant (Xi) m^s i rr é c o u v ra b le à l a s u rf a c e 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0 200 400 600 800 1000 1200 Intermittent 2 Intermittent 1 Constant (Xi) m^s i rr é c o u v ra b le à l a s u rf a c e

Chapitre 4

121 hydrique de la charge de bois qui lisse ces petites fluctuations de conditions de séchage (observé dans le chapitre 3). Dès lors que l’amplitude des fluctuations des conditions à l’attaque est plus grande, cas des conduites intermittentes, ces fluctuations se propagent tout le long du lit de planches. Nous observons dans ce cas que le cumul des variations de teneur en eau à la sortie reste important pour les conduites intermittentes (réduction du cumul plus faible pour ces conduites).

En outre, l’amplitude des variations de teneurs en eau étant un peu plus faible en sortie qu’à l’entrée (effet pile) pour le séchage intermittent 2, la déformation mécanosorptive irrécouvrable atteinte en sortie est plus faible qu’à l’attaque (Figure 4.31b). Pour le séchage intermittent 1, nous avions observé que l’oscillation d’HR (Figure 4.22a) avait une valeur moyenne et une amplitude plus hautes en sortie qu’en entrée. Il en résulte une amplitude de variations de teneur en eau de surface plus grande en sortie qui augmentent la part de la déformation mécanosorptive irrécouvrable pour les planches plus éloignées du bord d’attaque.

Conclusion du chapitre 4

Dans ce chapitre, les résultats expérimentaux des chapitres 2 et 3 ont été confrontés avec les résultats simulés par le code TransPore pour la planche seule puis par le code double échelle planche-pile afin de vérifier leur aspect prédictif.

Dans un premier temps, la formulation mécanosorptive du modèle mécanique a dû être changée pour tenir compte des déformations mécanosorptives irrécouvrables apparaissant lors du séchage. Le modèle mécanosorptif proposé par Svensson et Toratti (2002) a été choisi. Les paramètres de cette nouvelle formulation ont été adaptés à partir des tendances se dégageant de l’analyse des résultats expérimentaux.

A l’échelle de la planche, les confrontations ont montré que les tendances expérimentales sont globalement bien reproduites par le code pour le séchage dissymétrique dés lors qu’il arrive à prédire correctement les cinétiques de séchage. L’amplitude de la courbure est en revanche largement sous-estimée lorsque l’échantillon est initialement très humide. Pour le séchage sous charge, la comparaison simulations-mesures n’est pas bonne. Le choix des valeurs pour les paramètres du modèle mécanosorptif conduit en effet à surestimer le fluage mécanosorptif. A l’échelle de la pile, l’analyse des résultats expérimentaux avec le code, nous a permis de dégager plusieurs éléments importants dans la compréhension de l’effet du séchage intermittent sur la qualité :

 Les fluctuations des conditions de séchage autour de la valeur de consigne pour la conduite « constante » activent le fluage mécanosorptif à la périphérie de la planche qui relaxe une partie des contraintes de séchage. Ceci permettrait d’expliquer les faibles gains obtenus lors des essais de séchage intermittent réalisés sur une planche unique. Cette observation avait déjà été évoquée dans la thèse de De La Cruz-Lefevre (2012). L’inertie thermique et hydrique de la charge de bois va lisser ces fluctuations le long du lit de planches et ainsi réduire ces effets bénéfiques sur la qualité dés lors que l’on sèche une pile de planches. Une différence peut alors s’observer à l’échelle de la pile entre les séchages « constant » et intermittent.

 En augmentant l’amplitude des variations d’humidité d’équilibre, celles-ci se propagent le long du lit et activent la mécanosorption pour l’ensemble des planches de la pile. Ceci pourrait expliquer les bons résultats obtenus dans la littérature lors d’essais de séchage intermittent d’une pile de planches. Toutefois, les gains espérés par le séchage intermittent sur les contraintes de séchage peuvent être limités par l’augmentation de la déformation mécanosorptive irrécouvrable qui accompagne le fluage mécanosorptif.

En somme, la confrontation entre les résultats expérimentaux et les simulations numériques étant sur de nombreux points satisfaisante, le code numérique sera utilisé dans le chapitre suivant comme un outil d’aide pour comprendre comment améliorer la qualité du séchage par l'intermittence des conditions de séchage.

Chapitre 5 :

Utilisation du code numérique pour

comprendre comment mener un

séchage intermittent et ses gains

Introduction du chapitre 5

A l’issue du chapitre 4 de nombreuses questions restent en suspens : peut-on accélérer le séchage par l’intermittence des conditions de séchage ? Les résultats de cette étude ne semblent pas montrer de réduction de la durée du séchage d’une planche seule ou d’une pile de planches. Mais plusieurs travaux dans la littérature ont obtenu un résultat contraire avec notamment une plus grande homogénéité de l’humidité finale des planches (réduction de l’effet pile) (chapitre 1). Au niveau de la qualité du séchage, pourquoi l’activation de la mécanosorption à la surface de la planche permet de relaxer autant les contraintes résiduelles? C’est la tendance qui s’est dégagée des résultats expérimentaux à l’échelle de la planche seule lorsque l’on compare une conduite « constante » (avec fluctuations des conditions autour des valeurs de consigne) à des conduites intermittentes. Comment se propagent les oscillations le long du lit de planches ? Quelle stratégie adopter pour maitriser la qualité du séchage et sa durée ?

L’outil numérique devrait permettre d’apporter des éléments de réponse à certaines de ces questions. Ainsi, dans la première partie de ce chapitre, le modèle numérique TransPore a été utilisé dans des cas simples pour mieux comprendre certains résultats expérimentaux observés dans les chapitres 2 et 3, et explorer d’autres techniques du séchage intermittent en étudiant leur impact sur la cinétique et la qualité du séchage, à l’échelle d’une planche et d’une pile. Dans la seconde partie de ce chapitre, différentes stratégies de séchage intermittent ont été comparées au séchage conventionnel à moyenne température afin de voir les gains potentiels en terme de durée et de qualité du séchage.