Résumé
Le bois est un matériau au comportement fortement hygroscope et viscoélastique. Sa microstructure complexe implique de nombreux niveaux d’organisation : un échantillon millimétrique est constitué de plusieurs types de cellules (vaisseaux, rayons et fibres) orientées dans différentes directions ; les fibres, constituant la fraction majoritaire et déterminante pour les propriétés mécaniques, sont des cellules allongées d’une longueur de l’ordre du millimètre et d’une largeur de quelques dizaines de microns ; leur paroi est un multicouche épais de quelques microns ; chaque couche est un matériau composite constitué pour moitié d’une matrice polymérique amorphe, et pour moitié de microfibrilles rigides ayant une orientation spécifique ; les microfibrilles, organisées en agrégats épais de quelques dizaines de nanomètres, sont constituées de cellulose aux deux-tiers cristalline ; les cristaux de cellulose sont larges de quelques nanomètres et faits de longues chaines de cellulose dont le motif élémentaire (lattice) mesure quelques angströms ; la longueur des zones cristallines, l’agencement entre cellulose amorphe et cristalline, et la structuration en agrégats sont mal connus. Les modélisations multi-échelles du comportement mécanique du bois se basent sur l’emboitement de méthodes d’homogénéisation représentant chacun de ces niveaux d’organisation. L’objectif du travail présenté est de vérifier expérimentalement les limites de ces modèles en comparant la déformation macroscopique du bois et la déformation à la plus petite échelle (cristal de cellulose, mesuré par diffraction de rayons X), et ceci pour différents types de comportement (élastique, post-élastique et viscoélastique) et à différentes humidités. Les résultats montrent que les déformations cristallines mesurées sont toujours significativement inférieures à celle prévues sous les hypothèses sous-jacentes aux modèles multi-échelles, notamment quand le bois est humide. Cette différence est interprétée comme résultant de légères approximations (rectitude et longueur infinie des éléments constitutifs) faites par les modèles à chaque niveau d’organisation, dont l’erreur se cumule lors de l’intégration multi-échelle.