Caractérisation mécanique de la loupe de thuya (Tetraclinis Articulata (Vahl) Masters) en vue de sa valorisation

par Mohammed El Mouridi

Thèse de doctorat en Mécanique et Génie civil

Sous la direction de Joseph Gril.

Soutenue le 15-12-2011

à Montpellier 2 en cotutelle avec l'Université Mohammed V-Agdal (Rabat, Maroc) , dans le cadre de Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2014) , en partenariat avec LMGC - Laboratoire de Mécanique et Génie Civil (laboratoire) .

Le jury était composé de Joseph Gril, Thomas Delaunay, Abdelilah Benyoussef, Thierry Laurent, Abderrahim Famiri, Abdelillah Hakam.

Les rapporteurs étaient Rachid El guerjouma, Abdessadek Sesbou.


  • Résumé

    La loupe de thuya joue un rôle économique et social important pour le secteur artisanal marocain. Ces dernières décennies, pour répondre à une forte demande, le bois de la loupe de thuya a été surexploité entraînant une dégradation importante des forêts de thuya marocaines. Une réponse possible à cette problématique, à court terme, consiste à limiter les déchets d'usinage. Cette voie d'investigation passe par la caractérisation du matériau et notamment l'identification de son réseau de symétries matérielles. L'objectif de ce travail est donc de caractériser le bois de la loupe de thuya (Tetraclinis articulata (vahl) Masters) dont le comportement mécanique n'a pas été étudié jusqu'à présent. Pour atteindre cet objectif, on passe tout d'abord par une caractérisation multi-échelle. A l'échelle globale, la caractérisation est réalisée en étudiant la structure interne d'une loupe entière par tomographie X, et plus particulièrement la distribution des excroissances foncées caractéristiques de la loupe. Cette étude macroscopique est complétée, à l'échelle microscopique, par une analyse comparative de coupes anatomiques de bois de thuya et de loupe. À l'échelle du matériau, le bois de la loupe est caractérisé en étudiant la dispersion de sa rigidité par une méthode ultrasonore par contact direct. L'étude plus approfondie du comportement mécanique a nécessité la mise au point d'une méthode ultrasonore par contact direct sur des échantillons sphériques afin d'identifier les symétries matérielles d'un matériau. Cette méthode, appliquée au bois de la loupe de thuya, montre que la loupe a un comportement isotrope transverse. Par conséquent, il ne présente pas les mêmes symétries naturelles que le bois présent dans le tronc du même arbre. Cette méthode ne permet pas d'obtenir la matrice de rigidité complète : dans le cas d'un matériau orthotrope, elle donne accès aux 3 termes diagonaux de la matrice et à 3 combinaisons linéaires des 6 autres termes. Pour identifier complètement la matrice de rigidité, nous proposons, en perspective, l'utilisation de la Spectroscopie Ultrasonore Résonante (RUS). Le couplage de la méthode ultrasonore par contact direct développée et de la méthode RUS permettra de déterminer les symétries matérielles et la matrice de rigidité sur le même échantillon. Enfin, des coupes obtenues par tomographie X peuvent être superposées aux graphes de rigidité pour analyser la relation entre la structure interne et le comportement élastique de la loupe de thuya.

  • Titre traduit

    Mechanical characterization of the thuya burr wood (Tetraclinis Articulata (Vahl) Masters) in view of its valorization


  • Résumé

    The wood of thuja burr plays an important economic and social role for the Moroccan artisanal sector. In last decades, as demand increased, thuja burr was overexploited resulting in an important degradation of Moroccan thuja forests. One possible solution, in the short term, consists in limiting waste machining. This approach requires the characterization of the material, especially of its materiel symmetries. This work aims thus at characterizing the wood of thuja burr (Tetraclinis articulata (Vahl) Masters), that was little studied up to now. First, a multi-scale characterization is proposed. At the global scale, the internal structure of an entire thuja is observed using X ray tomography, especially the distribution of dark growth elements typical of thuja burr. This macroscopic characterization is completed, at the microscopic scale, by a comparative analysis of anatomical microsections of thuja wood and thuja burr. At the material scale, the dispersion of the thuja burr stiffness is observed using a direct contact ultrasonic method. In order to progress further in the study of the mechanical anisotropy, a direct contact ultrasonic method for spherical samples is developed allowing to identify material symmetries. By applying this method to the thuja burr wood, a transverse isotropic behaviour is observed. Hence thuja burr wood does not exhibit the same natural symmetries as what is found in the trunk of the same tree. However, this method does not yield the complete stiffness matrix. In the case of an orthotropic material, it gives the access to 3 diagonal terms of the matrix and 3 linear combinations of the six other terms. The use of Resonance Ultrasound Spectroscopy (RUS) is proposed to identify the stiffness matrix completely: the coupling of the direct contact ultrasonic method developed and RUS method allows to determine the symmetries and stiffness matrix on the same sample. Finally, scanned images obtained by X-ray tomography can be superimposed on stiffness graphs to analyze the relationship between the internal structure and the elastic behavior of thuja burr.


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