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Issue
Ann. For. Sci.
Volume 61, Number 2, March 2004
Page(s) 129 - 139
DOI http://dx.doi.org/10.1051/forest:2004004
Ann. For. Sci. 61 (2004) 129-139
DOI: 10.1051/forest:2004004

Paramètres structuraux et/ou ultrastructuraux facteurs de la variabilité intra-arbre de l'anisotropie élastique du bois

Daniel Guitard and Christophe Gachet

LEPT-ENSAM-UMR CNRS 8508-Université Bordeaux 1, Esplanade des Arts et Métiers, 33405 Talence Cedex, France
(Reçu le 18 janvier 2002 ; accepté le 16 décembre 2002)

Abstract - Structural and/or ultrastructural parameters governing the variability inside the tree of the elastic anisotropy of wood. Three levels of modelling are introduced to simulate the elastic anisotropy of solid clear softwood, from the cell wall level, via wooden tissues, to the annual ring level. The micro-mechanical models used, at each step, are based on the homogeneous elastic equivalent solid method. Quite simple mixture laws are used for series or parallels assembling of two assumed homogeneous media. 17 realistic parameters are identified by optimisation on the base of given orthotropic elastic properties of the "standard softwood". The modelling tool allows analysing the sensibility of elastic parameters to the variability of internal structural parameters even if it doesn't express quite the ultrastructural reality. One of the originalities is include in cellular wall schematization by a unique layer, reinforcing by a microfibrille skeleton, in which the microfibrillar orientation belongs to S2 layer. The stiffening of this skeleton, in front of a structure with parallels fibers, represents the cell walls tranverses reinforcements generally assigned to S2 and S3 layers.

Résumé - La simulation de l'anisotropie élastique d'un bois résineux sans défaut est réalisée par empilement de trois échelles de descriptions, faisant passer successivement du niveau de la paroi cellulaire, à celui de chacun des tissus ligneux et enfin au niveau du cerne. Les modèles micromécaniques utilisés à chaque étape restent basés sur la recherche du solide élastique homogène équivalent, par des lois des mélanges simples appliquées à des assemblages série ou parallèle de sous domaines supposés homogènes. Un jeu utile de 17 paramètres réalistes, en regard de données bibliographiques variées, est optimisé sur la base des données caractéristiques élastiques anisotropes du « résineux standard ». L'outil de modélisation est adapté à l'analyse de la sensibilité des propriétés élastiques à la variabilité des paramètres adoptés bien que s'éloignant quelque peu de la stricte réalité ultrastructurale. Une originalité réside dans la schématisation de la paroi cellulaire en une couche unique, renforcée par un squelette de microfibrilles, dont l'orientation est empruntée à l'angle des microfibrilles de la sous couche S2 ; le caractère rigidifiant du squelette, par comparaison à une structure renforcée par des fibres parallèles traduit les renforcements transverses de la paroi, le plus souvent imputés aux sous couches S1 et S3.


Key words: wood / anisotropy / elasticity / micro mechanics / ultrastructure

Mots clés : bois / anisotropie / élasticité / micromécanique / ultrastructure

Corresponding author: Christophe Gachet gachet@lept-ensam.u-bordeaux.fr

© INRA, EDP Sciences 2004