Modélisation du comportement différé du bois en environnement variable

Discipline

Génie Civil

Classification

Sciences de l'ingénieur,

Bâtiments

Mots-clés libres

bois, éléments finis (méthode), modélisation numérique, déformations (mécanique), thermodynamique, mécanosorption, viscoélasticité

Mots-clés

Poutres en bois - Fluage - Thèses et écrits académiques,

Pin maritime - Vieillissement - Thèses et écrits académiques,

Bois -- Humidité - Effets de la température - Thèses et écrits académiques,

Rhéologie - Thèses et écrits académiques,

élasticité - Thèses et écrits académiques,

Viscoélasticité - Thèses et écrits académiques,

Thermodynamique - Thèses et écrits académiques

Ce travail concerne une modélisation numérique par la méthode des éléments finis du fluage du bois en environnement variable. Des validations expérimentales sont effectuées sur le pin maritime. Dans une première partie, nous rappelons les influences de l'humidité et de la température sur la viscoélasticité du bois à travers le vieillissement hydrothermique par transfert de masse et par relaxation structurale. Les aspects phénoménologiques du fluage du bois en environnement variable et l'état de l'art sur la modélisation sont présentés. Une seconde partie décrit le développement d'un modèle numérique du comportement viscoélastique vieillissant du bois en environnement variable; en accord avec les principes de la thermodynamique. Le modèle viscoélastique de Kelvin-Voigt généralisé caractérisé, par des paramètres rhéologiques vieillissants et dépendants du niveau et de l'histoire de l'humidité, est associé au modèle du comportement non viscoélastique (retrait-gonflement et mécano-sorption) de Ranta-Maunus. Le modèle global est implanté dans le code de calcul aux éléments finis CAST3M et vérifié numériquement. Dans une troisième partie, il est entrepris des validations expérimentales du modèle avec des essais de traction uniaxiaux à l'échelle mésoscopique du matériau sur des éprouvettes de petites dimensions. Ces validations ont été réalisées au Laboratoire de Matériau de construction de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne. Une dernière partie est consacrée à la modélisation et la simulation du fluage d'une poutre de structure soumise à des variations d'humidité relative ambiante à partir du modèle développé à l'échelle mésoscopique. Ce dernier est couplé à un modèle de transfert hydrique et thermique.