Matériels et méthode

A  la  différence  de  Bocquet  [BOC  1997],  les  éprouvettes  testées  sont  des  cylindres de 28 mm de diamètre et 36 mm de hauteur. Ces dimensions sont fixées par  les  capacités  du  tour  à  commande  numérique  utilisé  par  la  fabrication  des  éprouvettes. Le fait d’avoir une hauteur légèrement supérieure permet d’être un peu  plus  précis  dans  la  mesure  de  la  déformation  et  notamment  pour  mesurer  la  limite  élastique. Pour confiner les éprouvettes, un cylindre d’acier est utilisé (Figure 82). Ce 

dernier accueille un autre cylindre en Ertalon® (polyamide) de diamètre plus petit et 

inséré  en  force.  Celui‐ci  accueille  les  éprouvettes  de  bois  et  offre  une  surface  plus  lisse  que  celle  de  l’acier,  le  but  étant  de  limiter  l’influence  des  frottements.  Pour 

limiter  encore  plus  l’effet  des  frottements,  l’Ertalon®  est  lubrifié  à  l’aide  d’un 

lubrifiant  sec  au  PTFE  (Polytétrafluoroéthylène).  L’effort  est  introduit  par  une 

machine  universelle  Instron®  (munie  d’une  cellule  de  charge  de  100 kN  ayant  une 

Figure 82 : Dispositif expérimental pour déterminer la loi de comportement du bois en  compression transversale (éprouvette cylindrique de 36 mm de hauteur et 28 mm de diamètre) 

Comme il a déjà été  précisé, la partie cylindrique des éprouvettes est usinée à  l’aide  d’un  tour  à  commande  numérique.  La  mise  à  longueur  des  éprouvettes  est  réalisée grâce à deux scies montées en parallèle sur un arbre de toupie, ce qui permet  d’obtenir  deux  surfaces  parfaitement  parallèles  pourvues  d’un  état  de  surface  très  satisfaisant.  Le  bois  étant  un  matériau  orthotrope,  il  est  possible  de  distinguer  la  compression  radiale  (Figure  83  (a))  et  la  compression  tangentielle  (Figure  83  (b)).  Toutes  les  éprouvettes  sont  usinées  dans  des  avivés  de  Picea  Abies ;  42  d’entre  elles  sont  densifiées  dans  la  direction  radiale  (effort  de  compression  perpendiculaire  au  plan  tangentiel  LT)  et  39  sont  densifiées  dans  la  direction  tangentielle  (effort  de  compression perpendiculaire au plan radial RL).  

Figure 83 : Eprouvettes avant puis après compression   (a) direction radiale, (b) direction tangentielle 

La prise de mesures des déplacements au cours de l’essai s’effectue à l’aide d’un  système  de  mesure  par  analyse  d’images  VDM  où  quatre  objets  constitués  de  deux  cibles sont suivis. Dans le mode opératoire présenté sur la figure 84, le déplacement  Piston en acier  Cylindre en acier  Cylindre en Ertalon®  Eprouvette en bois  Socle en acier  Force (a)  (b)

relatif de l’objet 3 par rapport à l’objet 4 mesure l’écrasement subi par l’éprouvette.  En  effet,  l’objet  3  est  fixé  sur  le  piston  dont  la  raideur  est  suffisamment  importante  devant celle du bois pour être négligée. L’objet 4 mesure la déformation du bâti de la  machine qui n’est pas négligeable (de l’ordre de 2 mm pour une charge de 100 kN).  L’objet  2  permet  d’avoir  un  plan  de  mesure  nécessaire  à  l’étalonnage  du  logiciel.  L’objet  1,  quant  à  lui,  permet  de  comparer  les  données  trouvées  par  la  machine  d’essais universelle et celles données par le logiciel de traitement d’images.     Figure 84 : Dispositif expérimental permettant de mesurer avec précision le déplacement de  l’éprouvette soumise à de la compression transversale  Pour chaque éprouvette, la cellule de charge de la machine d’essais universelle  donne l’évolution de la force et le logiciel d’analyse d’images indique le déplacement  relatif du piston et du bâti de la machine d’essai ce qui permet de caractériser la loi  de  comportement  de  l’éprouvette  en  compression  transversale.  La  contrainte  est  calculée  par  le  rapport  entre  la  force  mesurée  par  la  machine  et  la  section  de  l’éprouvette.  La  déformation  est  calculée  comme  le  rapport  entre  le  déplacement  relatif du piston et du bâti et la hauteur de l’éprouvette. Les dimensions exactes de  chaque  éprouvette  ainsi  que  leur  masse  sont  mesurées  ce  qui  permet  de  connaître  leur  masse  volumique.  Enfin  la  largeur  de  cerne  moyen  de  chaque  éprouvette  est 

mesurée.  Les  masses  volumiques  varient  entre  335  et  475 kg.m‐3 et  les  largeurs  de 

cernes moyennes entre 1,37 et 5,11 mm. 

Le  cycle  de  chargement  imposé  aux  éprouvettes  de  bois  est  présenté  sur  la  figure 85. Plusieurs charges et décharges successives sont imposées aux éprouvettes  pour  mesurer  l’influence  de  la  densification  sur  le  module  d’élasticité  du  bois  densifié  et  donc  l’endommagement  que  subit  le  matériau  bois  au  cours  de  sa  compression  transversale.  Le  premier  cycle  est  réalisé  dans  la  zone  élastique  pour  mesurer le module d’élasticité du matériau bois : un déplacement est imposé jusqu’à  40% de la charge à la limite élastique estimée puis l’éprouvette est déchargée à 10%  de  cette  charge.  La  force  estimée  en  compression  radiale  est  de  2,5 kN  et  en  compression  tangentielle  de  4,5 kN.  Le  système  est  alors  rechargé  jusqu’à  5%  de  la 

Cellule de charge  de 100 kN Piston en acier  Cylindre accueillant  l’éprouvette  Caméra (fréquence de  capture d’images: 10.s‐1)  Objet 1  Objet 3  Objet 4  _Objet 2  Cibles suivies par la  caméra au cours de l’essai  Bâti de la machine  d’essais Instron 

hauteur de l’éprouvette (taux de densification de 5% soit un déplacement de 1,8 mm  pour des éprouvettes de 36 mm de hauteur) puis déchargé jusqu’à 10% de la charge  maximale mesurée (cycle 2). Des cycles similaires au deuxième cycle sont réalisés en  augmentant de 5% le taux de densification à chaque cycle jusqu’à atteindre la limite  de  la  cellule  de  charge  utilisée  soit  100 kN.  Le  temps  d’attente  entre  chaque  changement de direction de chargement est nul. 

Figure 85 : Cycles de chargement imposés aux éprouvettes de bois de hauteur H testées en  compression transversale (Fest=2,5 kN pour les éprouvettes testées radialement et Fest=4,5 kN 

pour les éprouvettes testées tangentiellement)