Bakgrunn for debatten – demokrati i lys av globalisering 9

En traction dans le sens du fil, le comportement des trois essences étudiées peut toujours être divisé en trois phases selon l’évolution des activités acoustiques au cours des essais. En revanche, le nombre de salves cumulées et l’énergie cumulée pour chaque phase varient en fonction de l’essence. Dans la phase I, qui correspond à la partie linéaire de la courbe force- déplacement, on constate que le sapin pectiné génère un peu plus de signaux que le Douglas mais à une énergie équivalente (figure 127a). Par contre, dans cette phase, le bois de feuillus (le peuplier) reste silencieux. Dans la phase II, qui commence pour les trois essences lorsque le comportement mécanique du matériau devient non linéaire, le bois de sapin pectiné génère deux fois plus de signaux que le bois de Douglas (figure 127b). Par contre, les signaux générés par le Douglas sont cinq fois plus énergétiques que les signaux générés par le sapin

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pectiné (figure 127b). La réponse acoustique du peuplier dans cette phase est beaucoup plus faible en terme de nombre de salves cumulées et d’énergie cumulée en comparant avec les deux autres résineux. Dans la phase III, phase de la rupture, le bois de Douglas génère beaucoup plus de signaux que le sapin pectiné et le peuplier respectivement (figure 127c). Le nombre de signaux générés par le sapin pectiné et par le peuplier dans la phase de rupture finale sont quasi-similaire. En comparant le nombre de signaux générés par les trois essences on constate que le Douglas génère plus des signaux que le sapin pectiné et le peuplier respectivement. Cette constatation concorde avec les conclusions des travaux d’Ansell (1982), qui a constaté que plus le contraste de résistance entre le bois initial et le bois final est élevé plus le bois génère des signaux d’EA pendant son endommagement en traction parallèle au fil. En outre, la différence importante au niveau de la réponse acoustique des résineux (Douglas et sapin pectiné) et celle des feuillus (peuplier) peut être expliquée également par l’importance de l’énergie consommée pendant la propagation des fissures dans les deux types de bois. En effet, la propagation de fissures dans les résineux consomme une énergie importante due à la formation des microfissures et au phénomène de pontage des fibres (Reiterer et al. 2000). Ce dernier phénomène est rarement observé lors de l’endommagement des feuillus ce qui explique la faible énergie libérée. Fengel et Wenger (1989) considère que le peu de pontages de fibres observé chez les feuillus résulte de leur microstructure, car leurs cellules (vaisseaux, fibres) sont plus courtes que les cellules des résineux (trachéides).

(a)

(b)

Douglas Sapin pectiné Peuplier

42 52 0 103 155 0 Phase I

Salves cumulées Energie cumulée

Douglas Sapin pectiné Peuplier

681 1019 134

46823

9387

2306

Phase II

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(c)

Figure 127 : Comparaison entre les réponses acoustiques des trois essences étudiées pendant les trois phases de chargement (a) phase I, (b) phase II et (c) phase III

La différence entre la réponse acoustique des essences résineuses et celle des feuillues peut être aussi expliquée par les différences au niveau de leurs structures anatomiques. En effet, la structure des bois de résineux est assez simple. Elle est constituée de deux types de cellules : les trachéides qui forment 90-95% du volume du bois et 5% à 10% de rayons ligneux. En revanche, le bois des feuillus a une plus grande complexité structurelle puisqu’il contient plusieurs types de cellules (vaisseaux, fibres, rayons ligneux …). Le bois des feuillus possède un volume important de rayons ligneux qui varie entre 10% et 32% (Ozden et al. 2016). Pendant le chargement, les rayons ligneux peuvent être des éléments de renforcements comme ils peuvent êtres des points de faiblesse. Ils sont considérés comme initiateur de l’endommagement dans la direction longitudinale (Bordner et al. 1997; Reiterer 2002b) et comme point d’arrêt de la fissure dans la direction radiale (Ashby et Gibson. 1988; Mattheck et Kubler 1995; Burgert et al. 2001, Ozden et al. 2016). Par conséquent, l’initiation de microfissuration dans le bois des feuillus exige un taux de charge élevé ce que l’on peut voir sur nos essais. En outre, les vaisseaux représentent aussi des points d’arrêt dans la propagation des fissures (Ashby et Gibson 1988). En effet, lorsqu’une fissure arrive au niveau d’un vaisseau, elle a tendance soit à ouvrir le vaisseau soit à le contourner et à s’arrêter. Ceci pourrait expliquer pourquoi le bois de peuplier émet moins de signaux que les résineux pendant les phases d’endommagement (propagation de fissures limitée par un obstacle).

Concernant la classification des signaux, l’analyse statistique multi-variables a permis de distinguer trois classes de signaux pour les trois essences étudiées. La dissociation des classes pour le peuplier a été plus difficile, probablement à cause de son homogénéité.

Les signatures acoustiques de trois classes pour les deux essences résineuses sont proches (Tableaux 19 et 21). En effet, les deux classes de microfissurations longitudinales et transversales sont caractérisées par une faible amplitude, une durée moyenne et une faible énergie absolue. Ces deux classes se différencient entre elles pour les deux essences résineuses principalement au niveau du pic fréquentiel. En effet, les microfissures transversales sont situées à des fréquences plus hautes (supérieures à 70 kHz) tandis que les microfissures longitudinales sont situées à des fréquences plus faibles (inférieures à 50 kHz). Pour le bois de peuplier les deux classes de microfissurations affichent une différence au niveau de tous les descripteurs temporels et fréquentiels. La classe rouge attribuée à la rupture des fibres pour les trois essences est caractérisée par un temps de montée très important, une durée très longue, une énergie absolue très élevée et un pic fréquentiel inférieur à 51 kHz (Tableaux 19,21, 23).

Douglas Sapin pectiné Peuplier

1814 50 43

167573

36279 42249

Phase III

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En ce qui concerne les mesures par thermographie infrarouge, les résineux dont les cernes sont très marqués tel que le Douglas semblent plus émissif que les résineux dont les cernes sont moins marqués tel que le sapin pectiné. Par contre, l’émissivité des bois homogènes tel que le peuplier est très faible. L’endommagement ne peut être détecté qu’à la rupture finale.

En tomographie à rayons X, certains endommagements peuvent être distingués à une résolution de 14 µm chez un résineux dont les cernes sont très marqués. Par contre, il faut une résolution plus fine ou une meilleure localisation de l’endommagement afin de détecter un endommagement pour un bois à structure intermédiaire ou homogène. Dans tous les cas la résolution est liée à la taille de l’objet ausculté, donc il est intéressant pour les trois essences de réaliser des observations tomographiques sur des zones bien localisées sur des éprouvettes de faibles dimensions.

VI- Conclusion

Ce troisième chapitre avait pour objectif d’étudier la réponse acoustique de trois essences de bois sollicitées en traction parallèle au fil. Les résultats ont montré que cette réponse dépend fortement du type d’essence. L’analyse par la méthode de reconnaissance de forme a permis de distinguer trois classes de signaux pour chaque type de bois. A l’aide des observations réalisées au cours des essais et sur éprouvettes post-mortem, des essais arrêtés et de la thermographie infrarouge, une attribution des classes à des mécanismes particuliers a été suggérée. Ces mécanismes appartiennent à une échelle où l’émission acoustique est sensée être capable de détecter des endommagements. En effet, tous les mécanismes qui se passent dans l’ultrastructure ne sont pas considérés dans cette étude. Il est aussi intéressant de mentionner que la labellisation des classes des signaux identifiées dans cette étude nécessite encore d’autres types d’essais plus fins afin qu’elle puisse être validée.

Dans ce chapitre, il est aussi montré que la technique de l’émission acoustique est une technique prometteuse pour le suivi de l’endommagement dans le matériau bois. En effet elle permet de détecter des endommagements de manière très précoce, chose que la thermographie infrarouge n’est pas capable de faire pour le matériau bois par exemple, comme la tomographie à rayons X à une échelle de 22-14 µm.

Le chapitre suivant est donc dédié au suivi des mécanismes d’endommagement d’éprouvettes sous sollicitation de compression longitudinale. Après une analyse des faciès de rupture et des propriétés mécaniques mesurées, nous essaierons d’identifier les différentes caractéristiques de l’activité acoustique enregistrée. Pour ce faire, une analyse statistique multi-variables est mise en place. L’objectif de cette analyse est d’identifier les groupes de signaux différents. Une corrélation entre ces groupes et les endommagements des éprouvettes est ensuite présentée.

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Chapitre 4 : Suivi de l’endommagement du matériau