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Issue
Ann. For. Sci.
Volume 60, Number 1, January-February 2003
Page(s) 49 - 59
DOI http://dx.doi.org/10.1051/forest:2002073
Ann. For. Sci. 60 (2003) 49-59
DOI: 10.1051/forest:2002073

Influence of basic density and temperature on mechanical properties perpendicular to grain of ten wood tropical species

Sandrine Bardeta, Jacques Beauchêneb and Bernard Thibauta, c

a  Laboratoire de Mécanique et de Génie Civil, Équipe Bois, CC 048, Université Montpellier II, Place E. Bataillon, 34095 Montpellier Cedex 5, France
b  CIRAD Forêt, BP 701, 97387 Kourou Cedex, Guyane, France
c  CIRAD Forêt, 73 rue JF Breton, TA 10/16, 34398 Montpellier Cedex 5, France

(Received 17 August 2001; accepted 10 October 2001)

Abstract
The influence of temperature on transverse mechanical properties of 10 tropical species in green condition was studied in radial compression (0 to 99 °C), transverse shear with longitudinal-radial shearing plane and rupture of the longitudinal-tangential plane (20 to 80 °C). Basic density ranged from 0.21 to 0.91 g cm -3. Load-displacement curves were characterised by initial rigidity, yield stress, yield strain and strain energy at 20% strain level. The relation between each criterion and basic density was expressed by a power law. The dependency on temperature evidenced a sharp glassy transition, except for the fracture energy only slightly influenced by temperature. An empirical model allowed evaluating a transition temperature between 51 and 69 °C, depending on the species and the criterion, which was attributed to lignin. Detailed analysis of the apparent modulus in radial compression suggested that complex relaxation phenomena occur around 10 °C and that the rubbery state is not fully reached at 80 °C.

Résumé
Influence de l'infradensité et de la température sur les propriétés mécaniques transverses de dix bois tropicaux. L'influence de la température sur les propriétés mécaniques transverses du bois vert de 10 essences tropicales a été étudiée. Trois types d'essais ont été réalisés : compression radiale (entre 0 et 99 °C), cisaillement transverse suivant le plan longitudinal-radial et rupture dans le plan longitudinal-tangentiel (entre 20 et 80 °C). L'infradensité des essences est comprise entre 0,21 et 0,91 g cm -3. Les courbes force-déplacement ont été caractérisées par la rigidité initiale, la contrainte de flambement, la déformation de flambement et l'énergie de déformation pour 20 % de déformation. La relation entre chaque critère et l'infradensité est exprimée par une loi puissance. La dépendance des critères avec la température met en évidence une transition vitreuse très prononcée, excepté pour l'énergie de rupture peu influencée par la température. Un modèle empirique permet d'évaluer une température de transition entre 51 et 69 °C, selon les essences et les critères. Ce phénomène est expliqué par la transition vitreuse des lignines. Une analyse détaillée du module radial apparent en compression suggère qu'un phénomène de relaxation complexe a lieu autour de 10 °C et que l'état caoutchoutique n'est pas complètement atteint à 80 °C.


Key words: green wood / tropical wood / transverse mechanical properties / basic density / softening temperature

Mots clés : bois vert / essences tropicales / propriétés mécaniques transverses / infradensité / température de transition vitreuse

Correspondence and reprints: Sandrine Bardet Tel.: 04 67 14 49 18; fax: 04 67 14 47 92;
    e-mail: bardet@lmgc.univ-montp2.fr

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