Viscoelastic behaviour of green wood across the grain. Part I. Thermally activated creep tests up to 120 °C

Joëlle Passard , Patrick Perre

In this work, we present an improved experimental set-up capable of performing creep tests on water-saturated samples up to 120 °C. A typical test consists of three phases : a linear increase in temperature up to the desired value, a plateau at this temperature level during 15 h and a cooling period. For each species (spruce and oak) and each direction across the grain (radial and tangential), a whole set of creep tests is available, at different plateau temperatures : 65 °C, 85 °C, 105 °C and 120 °C. The modulus of elasticity (MOE) measured at room temperature on green wood confirms expected results: it is almost twice as high in radial direction and more than twice as high for oak: average values of 253 and 119 MPa for Spruce and 687 and 398 MPa for Oak in radial and tangential direction respectively. In the case of oak, the MOE of tension wood can also be distinguished from normal wood: its modulus is smaller in spite of a higher density. The creep tests reveal the importance of the temperature level on the thermal activation: the apparent MOE might loss more than two orders of magnitude after a test at 120 °C. This effect is more pronounced and starts at lower temperature values for oak than for spruce while its is almost the same, in relative value, in radial and tangential directions.

Comportement viscoélastique du bois vert dans le plan transverse. Partie I : tests de fluage thermo-activés jusqu'à 120 °C. Dans ce travail, nous présentons un dispositif amélioré permettant d'effectuer des essais de fluage jusqu'à 120 °C sur des échantillons de bois saturés. Un test typique comporte trois phases : une montée linéaire en température, un palier de 15 h à la température voulue et une phase de refroidissement. Pour chaque essence (épicéa et chêne) et chaque direction dans le plan transverse (radiale et tangentielle) un jeu complet d'essais est disponible pour quatre températures de palier : 65 °C, 85 °C, 105 °C et 120 °C. Le module d'élasticité mesuré à température ambiante confirme les résultats escomptés : il est deux fois plus grand en direction radiale qu'en direction tangentielle et plus de deux fois plus grand pour le chêne : valeurs moyennes égales à 253 et 119 MPa pour l'épicéa et 687 et 398 MPa pour le chêne selon les directions radiale et tangentielle respectivement. Par ailleurs, le bois de tension a pu être distingué du bois normal : il est moins rigide en dépit d'une infra densité plus élevée. Les essais de fluage montrent l'effet de la température sur l'activation thermique : la rigidité apparente peut perdre deux ordres de grandeur après un test à 120 °C. Cet effet est plus marqué et s'exprime à plus basse température pour le chêne que pour l'épicéa, tandis que qu'il est à peu près identique, en valeur relative, pour les directions radiale et tangentielle.

Mots clés: wood; viscoelastic; Kelvin's element; thermal activation; model; identification; inverse method<br>---<br>bois; viscoélastique; élément de Kelvin; activation thermique; modélisation; méthode inverse

Domaines: Sylviculture, foresterie

Joëlle Passard, Patrick Perre. Viscoelastic behaviour of green wood across the grain. Part I. Thermally activated creep tests up to 120 °C. Annals of Forest Science, 2005, 62 (7), pp.707-716. ⟨hal-00883928⟩