Caractérisation des propriétés élastiques du bois par Spectroscopie de Résonance Ultrasonore
Résumé
L’utilisation du bois comme matériau est un enjeu
important pour les économies d’énergie et pour le stockage de
carbone extrait du CO2. Matériau anisotrope compétitif vis à
vis des composites à fibres, c’est dans ses usages hauts de
gamme, en substitution à d’autres matériaux de structure, qu’il
permet le plus d’économies d’énergie et d’obtenir la plus
grande valeur ajoutée. Il faut alors trier et qualifier la
ressource en bois en disposant, entre autres, de ses
caractéristiques mécano-physiques anisotropes comme ses
constantes élastiques. Elles sont au nombre de 9 car le bois est
usuellement considéré comme orthotrope à l’échelle
millimétrique. Les techniques de caractérisation classiques
requièrent généralement de recourir à plusieurs échantillons
prélevés dans différentes directions. Néanmoins, du fait de la
variabilité du bois au sein d’un même arbre, la cohérence des
données obtenues sur différents échantillons n’est pas assurée.
Le but de nos recherches est d’utiliser la spectroscopie
ultrasonore résonante (RUS) [1] pour obtenir les 9 constantes
élastiques à partir d’un unique échantillon de bois. Cette
technique consiste à mettre en résonance un échantillon de
forme connue du matériau, à mesurer ses fréquences propres
et à identifier par une méthode inverse ses coefficients
d’élasticité.
Nous avons donc adapté cette technique au cas du bois [2],
en utilisant des signaux d’excitation à phase optimisée et un
système de mesure basé sur la vélocimétrie laser, capable de
mesurer les fréquences propres et les déformées modales sur
plusieurs faces de l’échantillon [3, 4]. Un programme
spécifique d’identification inverse est en cours de
1 Maintenant à : ESEO Group - GSII, 49107 Angers, France / Laboratoire
d’Acoustique de l’Université du Maine, UMR 6613, Avenue Olivier
Messiaen, 72085 Le Mans Cedex9, France
développement sur des échantillons de bois de densité
balayant quasiment toute la gamme possible [4].
Ce projet a été soutenu financièrement par le Labex
NUMEV (Université Montpellier 2).