Ann. For. Sci. 62 (2005) 823-830
DOI: 10.1051/forest:2005088

Viscoelastic behaviour of green wood across the grain. Part II. A temperature dependent constitutive model defined by inverse method

Joëlle Passard and Patrick Perré

Laboratory of Wood Science (LERMAB), UMR 1093 INRA/ENGREF/Université H. Poincaré Nancy 1, ENGREF, 14 rue Girardet, 54042 Nancy Cedex, France

(Received 31 July 2004; accepted 31 May 2005; published online 15 December 2005)

Abstract - This paper proposes a new inverse method to identify Kelvin's elements simultaneously from several creep tests carried out at different temperature levels. The dimensionless formulation derived for this approach allows thermally activated Kelvin's elements to be used on non-isothermal tests. For each studied species and each material direction, four different tests are analysed simultaneously to define the parameters of the constitutive model. Each test comprises a linear increase in temperature, a plateau at the desired temperature (65 °C, 85 °C, 105 °C and 120 °C respectively) and a final cooling period. The paper ends up with a comprehensive viscoelastic characterisation of oak and spruce in radial and tangential directions, over a temperature range spreading from 40 °C to 120 °C. Five Kelvin's elements were required for spruce and four elements for oak. Such models are intended to be used in the simulation of wood processing operations, such as drying, steaming, thermal treatment...

Résumé - Comportement viscoélastique du bois vert dans le plan transverse. Partie II : un modèle de comportement dépendant de la température défini par méthode inverse. Cet article propose une nouvelle méthode inverse capable d'identifier des éléments de Kelvin en analysant simultanément plusieurs essais de fluage. Chaque test comporte trois phases : une montée linéaire en température, un palier à la température voulue (65 °C, 85 °C, 105 °C et 120 °C respectivement) et une phase de refroidissement. La formulation adimensionnelle développée dans la procédure permet d'utiliser des éléments de Kelvin activés thermiquement même lorsque les tests ne sont pas isothermes. Pour chaque essence et chaque direction, les quatre essais de fluage sont analysés conjointement pour définir les paramètres du modèle de comportement. L'article se termine par une caractérisation complète du chêne et de l'épicéa en directions radiale et tangentielle, sur une plage de température de 40 °C à 120 °C. Cinq éléments de Kelvin sont nécessaires pour l'épicéa, quatre pour le chêne. Ces modèles peuvent être utilisés pour la simulation d'opération de transformation du bois, tels que le séchage, l'étuvage ou le traitement thermique.

Key words: wood / viscoelastic / Kelvin's element / thermal activation / constitutive model / inverse method

Mots clés : bois / viscoélastique / élément de Kelvin / activation thermique / modèle de comportement / méthode inverse

Corresponding author: Patrick Perré perre@engref.fr

© INRA, EDP Sciences 2005