Spectroscopie Ultrasonore Résonante : application à un matériau biologique anisotrope et hétérogène, le bois (original) (raw)
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Caractérisation ultrasonore du bois
2010
10 eme Congr es Français d'Acoustique Lyon, 12-16 vril 2010 Caractérisation ultrasonore du bois Emmanuel Le Clézio1, Jérôme Fortineau1, Guy Feuillard1, Loic Brancheriau2, Philippe Lasaygues3 1 Universit e François Rabelais de Tours, CNRS FR 3110, INSERM U 930 ...
La méthode ultrasonore est une méthode non destructive couramment utilisée pour le classement des bois, l'auscultation et la surveillance des structures, et qui est affectée par divers paramètres tels que l'humidité, ou l'angle du fil. Ce travail présente quelques analyses dans le but d'étudier la sensibilité de la propagation et de la polarisation des ondes ultrasonores en fonction de l'angle du fil dans le bois. Des résultats expérimentaux de laboratoire sont utilisés pour vérifier les développements analytiques. Les résultats de cette étude permettent de mettre en exergue l'influence de l'angle des fibres sur la vitesse de propagation des ondes ultrasonores. De plus, il a été montré que les ondes de compression sont sensiblement plus affectées par la rotation de la direction de propagation, que les ondes de cisaillement.
2016
Les interactions entre l'eau et le bois ont des consequences importantes dans tous les usages des bois. Elles induisent entre autres des variations dimensionnelles pouvant nuire a la fabrication ou l'emploi des elements bois. Par exemple, dans le domaine de la construction, les protocoles de sechages doivent etre maitrises pour fournir des pieces de bois de dimension precises a une teneur en eau controlee que ce soit pour des emplois en bois massifs ou pour la fabrication de produits derives structurels tels des poutres lamelles-colles, des panneaux lamelles croises etc. Les unites de transformations realisent pour cela des pre-debits des sciages ainsi que des protocoles de sechages naturels ou artificiels. Ces deux etapes sont importantes pour une bonne utilisation des bois et necessitent un bonne connaissance des proprietes hygromecaniques des essences de bois employees.
Annals of Forest Science, 2000
ABSTRACT Reçu le 9 juillet 1999 ; accepté le 20 décembre 1999) Résumé – Pour comprendre le comportement macroscopique du bois, il est intéressant de connaître ses propriétés à l'échelle micro-scopique. Pour cela, diverses techniques d'imagerie nous donnent des informations sur la structure géométrique en deux ou trois dimensions, la composition chimique, la densité ainsi que la présence de réseaux cristallins et leurs orientations. Les propriétés méca-niques sont souvent estimées, soit par des essais sur fibre isolée, soit par modélisation à partir des données de rigidité des différents constituants pris hors contexte cellulaire. Aujourd'hui, seules les techniques de nano-indentation permettent une estimation des pro-priétés mécaniques locales in situ, en un nombre limité de point de mesure. La microscopie acoustique permet la caractérisation des rigidités au niveau local pour des matériaux à forte rigidité (métaux, verres, céramiques…). L'utilisation de cet outil pour des maté-riaux beaucoup moins rigides comme le bois, nécessite la mise au point d'une procédure expérimentale spécifique. Les essais réalisés sur un microscope acoustique en réflexion ont montré que pour des images à fort grossissement, l'utilisation de coupes minces (≈ 5 µm) après inclusion dans la résine avec respectivement l'eau ou une solution d'iodure de potassium comme liquide de couplage à 600 MHz ou à 1 GHz donnait des résultats permettant d'envisager une analyse des rigidités locales à partir des niveaux de gris de l'image acoustique. microscopie acoustique / rigidité / microstructure / paroi cellulaire / bois Abstract – Possible use of scanning acoustic microscopy to study local wood properties: Preliminary study of experimental con-ditions. To understand wood macroscopic behaviour, it is useful to know its properties at the microscopic level. For this, several imag-ing techniques can provide information about the geometrical structure in 2 or 3 dimensions, chemical composition, density, crystal lattice and crystal orientation. Wood mechanical properties are determined either by testing isolated fibre, or trough modelling based on stiffness data of the various cell wall components obtained outside the cellular context. Only nanoindentations methods can be used to estimate in situ mechanical properties on a limited number of sites. On the other hand, this can be done on high stiffness materials (metals, glasses, ceramics…) by using acoustic microscopy. To apply this technique to wood, experimental procedure should be assessed. Trials on a scanning acoustic microscope show that for high resolution images, thin slices (≈ 5 µm) after resin inclusion with water or potassium iodure as coupling liquid respectively at 600 MHz or 1 GHz give good results giving way to quantitative mea-surement of cell wall stiffness by image analysis.
2010
Dans le domaine du contrôle non destructif par ultrasons, il est de plus en plus fait recours à la simulation numérique. Ces simulations permettent d'une part, de limiter le nombre de maquettes expérimentales dans les projets de R&D, et d'autre part de mieux comprendre et d'interpréter les phénomènes ultrasonores complexes observés lors des contrôles sur site. Ces simulations sont d'autant plus réalistes que la description des structures à contrôler est précise, en particulier au niveau des constantes d'élasticité et de l'atténuation intrinsèque. Les résultats présentés dans ce papier s'inscrivent dans un travail de thèse dédié à l'adaptation des techniques de mesure existantes pour la caractérisation de matériaux anisotropes et à structures grossières, comme les soudures austénitiques et les aciers moulés par centrifugation. Le premier objectif de ce travail est d'améliorer les connaissances sur l'influence des caractéristiques métallurgiques des matériaux anisotropes et hétérogènes sur la propagation ultrasonore. Le second objectif est de proposer une méthode permettant de remonter de manière fiable aux constantes d'élasticité et à l'atténuation ultrasonore à partir de mesures expérimentales. Dans ce but, un système expérimental permettant de mesurer, sur une même éprouvette, les constantes d'élasticité et l'atténuation en incidence oblique a été mis au point. Le point fort de ce dispositif est qu'il permet de travailler au delà de l'angle critique longitudinal et donc de mesurer les propriétés d'atténuation des ondes transversales. Les constantes d'élasticité sont déduites des vitesses ultrasonores à partir d'un processus d'optimisation basé sur les équations de Christoffel. Nous montrerons les potentialités d'algorithmes d'optimisation globaux tels que les algorithmes génétiques, moins susceptibles de converger vers des minima locaux de la fonction que l'on cherche à minimiser, que les algorithmes dits locaux. Des mesures de l'atténuation d'ondes longitudinales et transversales par décomposition du faisceau en spectre d'ondes planes sont présentées. 120 113 113 113 113,4 113,2 113 113 LM AG LM AG LM AG
2017
Le present travail de these se propose de developper des techniques innovantes pour l'automatisation de tri de dechets de bois. L'idee est de combiner les techniques de spectrometrie proche-infra-rouge a des methodes robustes de traitement de donnees pour la classification. Apres avoir expose le contexte du travail dans le premier chapitre, un etat de l'art sur la classification de donnees spectrales est presente dans le chapitre 2. Le troisieme chapitre traite du probleme de selection de variables par des approches parcimonieuses. En particulier nous proposons d'etendre quelques methodes gloutonnes pour l'approximation parcimonieuse simultanee. Les simulations realisees pour l'approximation d'une matrice d'observations montrent l'interet des approches proposees. Dans le quatrieme chapitre, nous developpons des methodes de selection de variables basees sur la representation parcimonieuse simultanee et regularisee, afin d'augmenter les performa...
2015
Le présent article décrit une nouvelle méthode non destructive de caractérisation des poutres de structures en bois. Basée sur l’excitation par vibrations, la méthode développée est fondée sur la théorie de Bernoulli et Timoshenko. Elle a été appliquée aux types de bois lamellé-collé, Laminated Veener Lumbers ainsi qu’aux composites en I, pour les règles de conception, de calculs de dimensionnement et de suivi de leur endommagement. Sur la base d’un vaste programme expérimental de caractérisation des poutres de ces différents types de bois, la comparaison des modules élastiques a été effectuée entre les valeurs estimées par la méthode vibratoire et celles fournies par la méthode statique fondée sur la mesure de la flèche relative. Les résultats obtenus mettent en évidence que la mesure du module d’élasticité par la méthode dynamique non destructive proposée peut être retenue pour caractériser les poutres en vue de la détermination des niveaux de charge des essais de comportement dif...