Caractérisation expérimentale et modélisation du comportement hygromécanique anisotrope des bois dans leur diversité. Université de Montpellier

Description

Le bois est un matériau utilisé depuis toujours pour des applications nombreuses et diversifiées, que ce soit pour constituer les structures de bâtiments dans le domaine de la construction, pour concevoir des pièces technologiques ou encore pour fabriquer des instruments de musique, des œuvres d’art ou mêmes des ruches.
Le bois est un matériau hygroscopique. Les variations de sa teneur en eau entraînent des variations dimensionnelles importantes, notamment dans les directions transverses aux fibres. Lorsque ces déformations s’expriment librement, elles sont réversibles. On peut alors mesurer les coefficients de retraits et gonflements du bois, dans les directions principales d’anisotropie du matériau. Lorsqu’elles sont empêchées ou partiellement empêchées, un couplage apparaît entre chargement mécanique et variations de teneur en eau, on parle alors de phénomènes mécanosorptifs. On peut dans ce cas mesurer les efforts engendrés lors de variations dimensionnelles empêchées. Ces phénomènes peuvent être irréversibles, et augmentent lors de cycles de variations d’humidité sur une pièce de bois chargée mécaniquement.
Ces phénomènes sont à l’origine de déformations permanentes des structures en bois sur de longues durées ou de jeux dans les assemblages structurels observés lors de variations d’humidité, ou encore à l’origine des fissures apparaissant dans les panneaux peints en bois du patrimoine, fortement contraints par des renforts au dos, et subissant de nombreuses variations d’humidité.
Mieux connaître et quantifier ces phénomènes est important pour améliorer et optimiser l’utilisation des bois dans leur environnement hygroscopique, l’objectif étant à terme de pouvoir les modéliser pour les prédire, et mieux les prendre en compte afin d’éviter des situations parfois pathologiques.
Les modèles développés seront notamment confrontés à des mesures expérimentales menées sur des structures du patrimoine culturel ayant subi des siècles de cycles de variations hygrothermiques.

Compétences requises

Nous recherchons pour ce projet doctoral un.e candidat.e avec un profil généraliste (Master ou École d’Ingénieurs, Master Sciences du bois) ayant de bonnes connaissances en comportement mécanique des matériaux, en caractérisation expérimentale et en modélisation numérique. Le profil du candidat recherché est résumé ci-dessous : – Formation en mécanique des matériaux avec une forte sensibilité expérimentale, – Connaissances de base en mécanique des milieux continus. Idéalement connaissance de la mécanique du bois, – Connaissances élémentaires en programmation (idéalement Python), – Capacité à interagir avec tous les membres du projet – Aptitudes dans la rédaction de rapports (et de publications) en français et en anglais.

Bibliographie

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Mots clés

bois, hygromécanique, retrait-gonflement, anisotropie, expérimentation, simulation