Analyse du Processus de Fissuration dans le Bois sous Sollicitations Mécanique et Climatique : Apports de l'Emission Acoustique

Discipline

Génie civil

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Taux de restitution d'Energie, Analyse d'images, Analyse par composantes principales, Mode I

Mots-clés

Pin d'Orégon,

Émission acoustique,

Matériaux -- Fissuration,

Bois -- Mesure

L’objectif de ce travail de thèse est d’envisager les apports de l’Emission Acoustique (EA) en tant qu’outil de diagnostic et de surveillance des structures et ouvrages en bois. Nous avons appliqué cet outil et développé des méthodes de suivi de la fissuration. Si l’objectif affiché est l’utilisation de l’EA pour de la surveillance in-situ, un passage par des manipulations en laboratoire a été nécessaire pour valider les méthodes mises en œuvre. Des essais de chargement à déplacement imposé ont été réalisés sur des éprouvettes de Douglas (DCB à inertie constante) soumises à un chargement en mode I, pour deux teneurs en eaux distinctes. En parallèle du système d’acquisition acoustique, un système d’acquisition d’images a été utilisé pour suivre l’évolution de la fissuration sur les faces principales des éprouvettes.Dans un premier temps, nous avons constaté que la cinétique de fissuration était corrélée à l’énergie acoustique des signaux enregistrés. Une écoute globale, sans filtration des données, fournit une indication sur l’évolution de l’endommagement d’une structure.En effectuant un premier traitement des données, en considérant les évènements acoustiques et en utilisant des courbes de correction de localisation et d’amplitude des signaux, nous avons pu déterminer la position d’un (ou plusieurs) pic(s) d’activité acoustique. La courbe d’évolution de la position de ce(s) pic(s) d’activité donne un résultat similaire à celle de la pointe de fissure obtenue avec le système d’imagerie. Nous avons ainsi pu estimer un taux de restitution d’énergie moyen Gc. Dans le but de passer à des applications in situ, nous avons mis en œuvre cette méthode lors d’un essai de fluage sur une éprouvette à inertie variable. L’EA a su prendre le relais lorsque les relevés visuels étaient absents. L’EA a aussi pu fournir des informations complémentaires sur l’initiation et la propagation de la fissuration et ce, sur une durée surveillance longue.La méthode de détection des pics d’activités par EA montre que les évènements acoustiques de forte amplitude sont localisés de part et d’autre de la pointe de fissure obtenue par imagerie. Dans un deuxième temps, en effectuant un parallèle avec les méthodes développées dans les matériaux composites, le bois pouvant y être assimilé par certains aspects, nous avons pu, par une utilisation conjointe des outils statistiques, de l’imagerie électronique (MEB) et de l’analyse des formes d’ondes, identifier les mécanismes de ruine présents lors des essais.Après un travail de filtration des données obtenues sur des essais à mode de ruine choisi (traction, flexion et cisaillement), quatre familles d’évènements ont pu être mis en évidence. Par l’étude de leurs formes d’ondes respectives, ces familles ont pu être associées à de la rupture de fibre, de la fissuration de matrice, de la décohésion et du délaminage telles qu’on les retrouve dans les matériaux composites. L’étude au MEB a confirmé qu’une multitude de mécanismes étaient présents sur les plans de fissuration des éprouvettes et la vraisemblance des résultats obtenus.D’un point de vue quantitatif, deux mécanismes de ruine principaux ressortent : la rupture de fibres et la fissuration matricielle. Il s’agit là d’indicateurs dont l’évolution peut constituer un indicateur, précurseur à la ruine d’un ouvrage. Le travail effectué dans cette thèse constitue un pas dans l’emploi de l’EA dans la surveillance des structures et des ouvrages en bois et laisse entrevoir d’autres emplois notamment en mécanique de la rupture et dans l’étude des zones d’élaboration.