Modélisation analytique de la formation du copeau durant le procédé de déroulage du bois de hêtre

par Vincent Bonin

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Maurice Touratier.

Soutenue en 2006

à Cluny, ENSAM .


  • Résumé

    Le procédé de déroulage est un procédé de coupe orthogonale du bois vert dont l'arête de coupe est parallèle à la fibre et dont la valeur ajouté est apportée au copeau. L’enjeu actuel est d’augmenter la déroulabilité du Douglas français ainsi que de déterminer celle des bois guyanais tout en évitant de trop lourdes expérimentations. Une modélisation de ce procédé est donc nécessaire. Le noeud scientifique est la loi de comportement du bois durant le déroulage, comme ce procédé est caractérisé par une grande vitesse de déformation et d’importantes et complexes déformations mêlant cisaillement et compression. Afin comprendre les phénomènes physiques mis en jeux, nous avons réalisé plus de 700 essais quasi-statiques de traction, compression et torsion avec différents types de chargement. Nous avons aussi réalisé une centaine d’essais de déroulage sur une micro-dérouleuse instrumentée à laquelle nous avons ajouté des mesures de températures. Nous proposons une modélisation analytique adaptée à la description des régimes continus de coupe. La description de la zone de déformation est lagrangienne et la résolution se fait par les puissances mises en jeu. Nous proposons une loi de comportement hyper-élastique isotrope compressible de Rivlin généralisée d’ordre 4 dont nous avons déterminé la forme grâce aux essais quasi-statiques et les coefficients grâce à une résolution de problématique inverse de Levemberg-Marquardt afin de tenir compte de la vitesse de déformation. Pour la première fois, l’angle d’inclinaison de la zone de déformation prédit correspond aux observations expérimentales. De plus, au moins 75% des efforts calculés sont à moins de 15% des efforts expérimentaux.

  • Titre traduit

    Analytical modelling of chip formation during beech green wood rotary veneer cutting process


  • Résumé

    Rotary veneer cutting is a green wood orthogonal cutting process whose tool tip is parallel to the fibre. Moreover, the wood chip is the final product. The present stake is to determine the peeling ability of French Douglas or lesser known species of the Guyana forest without numerous peeling experiments. In order to reach this goal, a modelling of the process had to be developed in spite of the present scientific problem of the green wood behaviour during rotary veneer cutting process, as it is characterised by a high strain rate and, complex and large strains mixing both compression and shearing. To understand these physical phenomena , more than 700 quasi-static traction, compression and torsion tests were carried out with different kinds of loadings. Moreover, about one hundred rotary veneer cutting tests were performed on an experimental micro-lathe in which we developed a thermic measure. We propose an analytical modelling which is appropriate to describe the cutting steady state. The strain zone description is lagrangian and the determination is solved by the process powers. We propose an isotropic and compactable hyper-elastic behaviour law of fourth order generalised Rivlin whose form is determined by the quasi-static tests and the coefficients value by a Levemberg-Marquardt inverse method in order to take into account the strain rate. For the first time, it possible to predict the strain zone slope angle which is so particular in the experiments. Moreover, at least 75% of the predicted forces are closer than 15% from the experimental ones.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (284 p.)
  • Notes : Autorisation de publication délivrée par le jury : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

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  • Cote : TH-BON-2006
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