Apresentação dos Resultados
4- Expetativas face ao exame final de FQ
Nous abordons dans la deuxième partie de ce chapitre l’étude du matériau bois : son aspect
anatomique, physique et mécanique. Un état de l’art sur la transformation du bois par usinage
est réalisé. Nous étudions plus particulièrement les techniques d’usinage industriel, les modes
de coupe, l’interaction entre efforts de coupe/qualité dimensionnelle d’usinage ainsi que les
contraintes que les usineurs rencontrent.
1.6.1 Variation liée à l’anatomie et la structure annuelle :
Le bois est un matériau hétérogène, ayant une structure complexe. Son mode de formation et
sa structure varient énormément en fonction d’une multitude de paramètres. Afin de
comprendre les origines d’une telle variation, il est important de se plonger dans l’anatomie de
ce matériau.
En observant une coupe transversale d’un tronc d’arbre nous pouvons distinguer, en allant de
l’extérieur vers l’intérieur, plusieurs couches différentes (Figure 1.26) :
➢ La première partie forme ce qui est connu dans la littérature par le bois parfait ou le
Duramen. Il est composé uniquement par des couches du bois non fonctionnelles
renfermant des cellules mortes aux membranes épaisses (cellulose, lignine) ;
➢ La deuxième partie c’est l’Aubier. Il renferme ce qui est connu par le bois fonctionnel
caractérisé par ses cellules vivantes. Il assure la conduction de la sève brute ;
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➢ La troisième partie est la couche périphérique qui présente la zone vitale de l’arbre dans
laquelle se trouvent les assises génératrices, les tissus conducteurs et protecteurs. Cette
partie renferme le Cambium qui est une assise méristématique responsable à la
circulation de la sève élaborée. Elle comporte aussi 3 autres couches : Le Phelloderme,
le Phellogène et le Suber constituant ce qu’on appelle communément l’écorce qui
protège les tissus internes et contribue à la limitation des pertes d’eau par évaporation.
Figure 1.26: Coupe transversale du tronc d'un arbre [35]
Les arbres sont également répartis en deux classes différentes communément appelées les
feuillus et les résineux. Elles se caractérisent par des structures anatomiques distinctes :
➢ Les feuillus : Ce sont des arbres à feuilles caduques. Généralement, ils entrent en
hibernation pendant la saison d’hiver et perdent leurs feuilles. Ils sont constitués de
différents types de cellules telles que les trachéides, les parenchymes, les vaisseaux pour
la conduction des sèves et les fibres à parois épaisses pour le soutien mécanique (Figure
1.27). Le bois des feuillus est caractérisé par sa rigidité et sa densité élevées. On cite
comme exemple de feuillus : Le Chêne, le Frêne, le Hêtre, le Châtaigner…
➢ Les résineux : Ce sont des arbres portant des feuilles sous forme d’aiguilles. Ils se
caractérisent par une croissance rapide ce qui rend leur bois léger et moins dense. Leurs
structures anatomiques sont constituées par : des cellules trachéides, qui assurent le
transport de la sève brute et le soutien de l’arbre et des cellules de parenchyme qui
permettent le stockage et la répartition des substances chimiques (Figure 1.28). Nous
citons comme exemple des résineux : le Cèdre, le Sapin, le Pin, le Mélèze, l’Epicea, …
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Figure 1.27: Vue microscopique du bois
de feuillus[37]
Figure 1.28: Vue microscopique du
bois résineux[37]
Le bois peut être différencié selon les lieux de plantation des arbres [36]. Les arbres qui sont
issus d’une région à climat tempéré se distinguent par la succession du bois développé pendant
la période de reprise de croissance, c’est le bois du printemps. D’autres cellules se développent
à la fin de cycle de croissance annuelle c’est le bois d’été. Une couche de bois d’été est
généralement dense et de couleur foncée. Une couche de bois de printemps est moins dense et
possède une couleur claire. L’ensemble forme un cerne annuel. Les arbres croissants dans une
région tropicale présentent un aspect homogène sans limites de cernes marquées (Figure 1.29).
Figure 1.29 : Limites de cerne [36]
1.6.2 Variation liée aux propriétés physico-mécaniques :
Au sein d’un même échantillon les propriétés mécaniques et physiques peuvent varier d’une
façon significative. Sous l’effet de son propre chargement et du vent, l’arbre subit des
contraintes de compression et surtout de flexion avec une partie comprimée et une partie tendue
(Figure 1.30). Pour des contraintes appliquées au-delà du domaine élastique, le bois comprimé
résiste moins que le bois tendu et risque de subir des micro-flambements. Pour éviter ce risque
les dernières couches de bois formées dans la partie périphérique du tronc ont des performances
mécaniques plus élevées en traction lors de la croissance afin de protéger l’arbre d’une trop
forte contrainte en compression, c’est le bois de réaction.
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Figure 1.30: Efforts exercés sous l'effet du
vent [38]
A l’échelle macroscopique les propriétés du bois varient selon le type d’essence et en fonction
du sens d’orientation de ses fibres. Le travail mécanique du bois réagit suivant trois plans de
référence définis comme suit (Figure 1.31) :
• Direction Longitudinale --> Correspond à l’axe de l’arbre ;
• Direction Tangentielle --> Tangente aux cernes de croissance ;
• Direction Radiale --> Passe par le centre biologique de l’arbre, la moelle.
Figure 1.31: Directions et plans de travail mécanique du
bois[Photo Ayari]
La dispersion liée aux trois directions précédemment mentionnées, se manifeste au niveau du
comportement mécanique non linéaire du matériau et la variation des paramètres physiques
suivants :
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• Le module d’élasticité longitudinale ou module de Young : Noté généralement par
E. C’est un coefficient qui mesure la capacité d’un matériau à résister aux changements
de longueur lorsqu’il est soumis à une traction ou à une compression longitudinale.
Selon Guitard [37], l’évolution de ce module varie en fonction des trois directions de
travail du bois selon les équations (1) (2) et (3) :
Tan