Study of the mechanical properties and of the drying shrinkage of wood at the cell wall level: understanding of the paradoxal macroscopic behaviour of tension wood with gelatinous layer
Etude des propriétés mécaniques et du retrait au séchage du bois à l'échelle de la paroi cellulaire : essai de compréhension du comportement macroscopique paradoxal du bois de tension à couche gélatineuse
Résumé
Growth stresses, longitudinal MOE in green and air-dry conditions and shrinkage in longitudinal and tangential directions were measured on 96 chestnut small samples characterised on the standing tree by a prestress ranging from a slight compression to a strong tension. On these samples, anatomical observations allowed to determine the content in fibres with a gelatinous layer (G layer). The influence of these atypical fibres on macroscopic wood properties is examined and discussed and their properties in theoretically isolated conditions are determined using a basic model.
Fibres with G layer seeming to be the driving force of the strong axial shrinkage of tension wood, an observation of the drying behaviour on the cell wall scale is finalised. Observations with scanning electron microscopy and atomic force microscopy show that, besides its strong transverse shrinkage, the G layer exhibits also a very strong longitudinal shrinkage. A simple modelling approach of with finite elements is proposed to account for the observed phenomena.
To obtain the data required for the modelling, two tools are finalised for an estimation of elastic and viscoelastic properties of the cell wall layers. The development of a transmission acoustic microscope and the use of the atomic microscopy in vibrating contact mode allow to envisage the quantitative characterisation of mechanical properties at the cell wall scale in various humidity conditions.
Fibres with G layer seeming to be the driving force of the strong axial shrinkage of tension wood, an observation of the drying behaviour on the cell wall scale is finalised. Observations with scanning electron microscopy and atomic force microscopy show that, besides its strong transverse shrinkage, the G layer exhibits also a very strong longitudinal shrinkage. A simple modelling approach of with finite elements is proposed to account for the observed phenomena.
To obtain the data required for the modelling, two tools are finalised for an estimation of elastic and viscoelastic properties of the cell wall layers. The development of a transmission acoustic microscope and the use of the atomic microscopy in vibrating contact mode allow to envisage the quantitative characterisation of mechanical properties at the cell wall scale in various humidity conditions.
Des mesures de contraintes de croissance, de module élastique aux états saturé et sec, de point de saturation des fibres et de retrait au séchage sont réalisées sur 96 petits échantillons de châtaigner caractérisés dans l'arbre par une précontrainte allant d'une légère compression jusqu'à une forte tension. Sur ces échantillons, des observations anatomiques ont permis de déterminer le pourcentage de fibres à couche gélatineuse (couche G). L'influence de ces fibres atypiques sur les propriétés macroscopiques du bois est examinée et discutée. Les propriétés de ces fibres dans des conditions théoriques isolées sont ensuite déterminées par un modèle simple.
Les fibres à couche G semblant être le moteur du fort retrait axial du bois de tension, une observation du comportement au séchage à l'échelle de la paroi cellulaire est mise au point. Des observations en microscopie électronique à balayage et en microscopie à force atomique montrent que, en plus de son fort retrait transverse, la couche G a aussi un très fort retrait longitudinal. Une approche simple de modélisation par éléments finis est proposée pour rendre compte des phénomènes observés.
Afin de récolter des données pour la modélisation, deux outils complémentaires sont mis au point pour une estimation des propriétés élastiques et viscoélastiques des couches de la paroi cellulaire. La réalisation d'un microscope acoustique en transmission et l'utilisation de la microscopie atomique en mode contact vibrant permettent d'envisager la caractérisation quantitative des propriétés mécaniques à l'échelle de la paroi dans différentes conditions d'humidité.
Les fibres à couche G semblant être le moteur du fort retrait axial du bois de tension, une observation du comportement au séchage à l'échelle de la paroi cellulaire est mise au point. Des observations en microscopie électronique à balayage et en microscopie à force atomique montrent que, en plus de son fort retrait transverse, la couche G a aussi un très fort retrait longitudinal. Une approche simple de modélisation par éléments finis est proposée pour rendre compte des phénomènes observés.
Afin de récolter des données pour la modélisation, deux outils complémentaires sont mis au point pour une estimation des propriétés élastiques et viscoélastiques des couches de la paroi cellulaire. La réalisation d'un microscope acoustique en transmission et l'utilisation de la microscopie atomique en mode contact vibrant permettent d'envisager la caractérisation quantitative des propriétés mécaniques à l'échelle de la paroi dans différentes conditions d'humidité.
Loading...