Effets mécanosorptifs sur le pin maritime: cristallinité et modélisation

Résumé

Des essais de traction uniaxiale parallèle aux fibres ont été menés sur le pin maritime, soumis à des cycles d'humidité. Les résultats obtenus montrent que: (i) l'humidification sous contrainte semble induire des variations de la cristallinité étudiée aux rayons X; (ii) la traction accélère la vitesse de sorption, particulièrement au début de l'absorption; et (iii) le modèle d'Young ‘réel’, qui tient compte de l'histoire hygromécanique du matériau subit une variation importante au cours de la mécanosorption, les mesures de la composante latérale de la déformation mettent en évidence des propriétés liées à une transition des constituants amorphes. La déformation mécanique du milieu est décrite à l'aide d'un modèle uniaxial comportant un terme de couplage contrainte-diffusion, où la cellulose est assimilée à un micro-composite à éléments de renforts discontinus. L'accord entre les résultats expérimentaux et la théorie souligne la validité des analyses qualitatives ainsi que les possibilités d'application du modèle.

Summary

Mechanosorption experiments were made in tension parallel to the grain with maritime pine (Pinus pinaster). Humidifying under stress seems to induce variations of the crystallinity measured by X-rays. Control of the moisture content shows that the rate of sorption is accelerated by the application of stress, particularly at the beginning of humidification. The magnitude of variation of the ‘effective’ Young's modulus is more important (three to four times) than that obtained at different moisture contents without constant applied stress. The relatively high extents of the lateral deformations are attributed to a transition of the amorphous components of wood by water absorption. A uniaxial deformation model, composed of a coupled stress-diffusion term and elastic microfibrils in parallel with a viscoelastic matrix, is proposed. The role of the discontinuous reinforcing elements of the crystallites is described by the micromechanical equations of Halpin-Tsai. Theoretical and experimental results are compared in order to assess the validity of the model and the qualitative analysis.