Ann. For. Sci. 53 (1996) 1137-1151
DOI: 10.1051/forest:19960608

Simulation numérique des liaisons microstructure-anisotropie du matériau bois à ses différentes échelles d'hétérogénéité

P Viéville^a and D Guitard<sup>b

a</sup>  Laboratoire de physique et de mécanique des matériaux ISGMP, Ura 1215 CNRS, École nationale d'ingénieurs de Metz, île du Saulcy, 57045 Metz
^b  Laboratoire de rhéologie du bois de bordeaux (LRBB), UMR 123 CNRS-Inra-université de Bordeaux, 38610 Cestas-Gazinet, France

Abstract - Numerical simulation of the relation between the microstructure and the anisotropy of wood on various levels of inhomogeneity. The highly anisotropic character of the viscoelastic behavior of the wood material, commonly noted on the global level of its use, is essentially due to aspect ratios and spatial orientations of the constituants of wood, observed on three levels of its inhomogeneity. This specific morphology is reproduced here, through the inclusion-matrix model which is applied on the micro, meso and finally global scales. To analyze the resulting anisotropy, a new coefficient has been proposed. The evolution of this coefficient, from scale to scale, is evaluated. The influence of the aspect ratio of various constitutive phases is emphasized for the three levels of inhomogeneity. To perform the simulations, a new numerical tool has been developed which takes into account the specific properties of wood material. A short description of this tool is presented here.

Résumé - Le caractère fortement anisotrope du comportement viscoélastique du matériau bois constaté à l'échelle de son utilisation, résulte essentiellement des paramètres de formes et de l'orientation des constituants mécaniques rencontrés à ses trois échelles d'hétérogénéités. Une description morphologique du matériau, s'appuyant sur le couple inclusion-matrice est proposée pour chaque niveau d'hétérogénéité. Elle amènera de l'échelle nanoscopique à l'échelle macroscopique. L'analyse des anisotropies s'effectuera par un coefficient construit pour l'occasion. Une étude de l'évolution de ce coefficient est réalisée pour chaque échelle. La part essentielle que prennent les paramètres de formes des différentes phases constitutives dans l'anisotropie du matériau est mise en évidence, pour chaque niveau d'hétérogénéité. Pour effectuer les simulations, un outil a été développé pour répondre aux particularités du bois. Une description rapide de ce modèle est présentée.

Key words: wood / anisotropy / homogenization / self-consistent scheme

Mots clés : bois / anisotropie / homogénéisation / schéma autocohérent