Добірка наукової літератури з теми "Sous-bois – Modèles mathématiques"

Ce travail est une étude exploratoire sur la possibilité de réaliser un composite bois polymère ou WPC, rencontrant certaines exigences, notamment la post-thermoformabilité. Nous avons élaboré un panneau composite fibre de bois/thermodurcissable/thermoplastique dans la logique d'un " éco-matériau ". Ce matériau innovant est destiné à un usage structurel ou décoratif. Il est fabriqué selon un procédé de pressage à chaud d'un matelas fibreux. La problématique de l'incompatibilité d'interface entre le bois et le thermoplastique, récurrente pour bon nombre de WPC, a été résolue grâce au développement d'une technique originale d'amélioration de l'adhésion par enrobage. Les améliorations ont permis d'obtenir des caractéristiques physico-mécaniques semblables aux panneaux de densité moyenne. La composante thermoplastique nous a permis d'octroyer une aptitude de post-thermoformabilité à ce matériau. L'analyse détaillée de la composition des panneaux WPC, de leurs propriétés à différentes températures, ainsi qu'un travail de modélisation expliquent, en partie, le comportement complexe de ce nouveau WPC
This project deals with a new type of Wood Polymer Composite (WPC) able to be post moulded. Based on wood industry processing we developed different wood/adhesive/thermoplastic fibreboards. This exploratory work leads to an innovative WPC fibreboard dedicated to structural or decorative use. In order to reach sufficient mechanical properties we managed to improve the cohesion properties. In fact, weak interfacial adhesion is a recurrent problem of all Wood/Thermoplastic products. An original coating process of MAPP onto PP fibres gave great interfacial adhesion enhancement and mechanical properties similar to MDF panels. The post thermoforming ability was measured with an original thermoforming test. These investigations, through characterisation and modelling, allowed us to determine the role of different factors and their interactions. Our post mouldable composite WPC fibreboards are porous and made-up of a fibre network which showed a complex rheological behaviour. Morphology, concentration, distribution of each components and surface interactions between them explain this behaviour

Dans le cadre de ce travail de thèse, un logiciel de calcul par éléments finis a été développé pour prédire la réponse non linéaire sous chargement dynamique de bâtiments à ossature en bois, permettant l'optimisation de la conception de telles structures dans les pays à fort risque sismique. Nous nous sommes principalement intéressés aux constructions dont le contreventement est assuré par des panneaux de contreplaqué cloués sur l'ossature en bois. L’approche retenue concentre toutes les non-linearités de comportement dans les éléments de connexion, les éléments structuraux étant considérés élastiques. Une technique de condensation des efforts de chaque connexion aux noeuds des éléments poutre et plaque permet de réduire considérablement la taille du problème et, par voie de conséquence, le temps de calcul. Une loi non linéaire est proposée pour décrire l'ensemble des phénomènes de dégradation de ces connexions, notamment l'écrasement du bois et la plastification du connecteur métallique utilise. Des essais sur structures planes (murs de contreventement) ont été réalisés par l'auteur au Canada et au Japon (chargements monotones, cycliques, pseudo-dynamiques ou dynamiques). Ayant pour seules données le comportement des connexions, la simulation est capable de reproduire fidèlement les résultats expérimentaux pour tous types de chargements. Pour permettre la simulation d'un bâtiment complet composé d'un certain nombre d'éléments murs (incluant portes, fenêtres, panneaux pleins ou planchers), nous avons développé un macro-élément mur obéissant à des lois de comportement similaires à celles des connexions. Il est donc possible de prédire le comportement d'une structure tridimensionnelle en partant de celui des connexions, identifié par des expériences simples et peu onéreuses mais permettant de déterminer avec précision les paramètres nécessaires du modèle. Cette approche multi-echelles permet des gains de temps considérables sans altérer la qualité des résultats

Le traitement thermique (200°C à 250°C) de rétification améliore les propriétés physicochimiques du bois traite; cependant, il est nécessaire de déterminer les conditions optimales de traitement en fonction des caractéristiques initiaux de I' échantillon à traiter et des propriétés qu'on veut obtenir. Deux études ont été effectuées en parallèle, l'étude expérimentale et la modélisation du traitement du bois sous gaz convectif. C'est l'utilisation d'un réacteur instrumente à l'échelle de laboratoire qui a facilite considérablement la réalisation de cette étude expérimentale sur des échantillons de bois de tailles variables. Chaque paramétré du traitement ( température et durée de traitement, vitesse de montée en température, étapes intermédiaires, humidité initiale de I' échantillon, son essence et son épaisseur ) influe sur les évolutions des variables du procédé ( température et pression internes du bois, sa masse ainsi que la quantité et la nature des gaz émis par l'échantillon dans le réacteur). Le choix de ces paramétrés conditionnent la vitesse de séchage (première phase) et les cinétiques globales de rétification ( deuxième phase ) pendant chaque traitement. Les résultats du couplage du four avec le spectromètre Infrarouge à Transformée de Fourier (IRTF) montrent les cinétiques d'émission des gaz au cours du traitement. Ces résultats sont corrobores par ceux obtenus avec le capteur de gaz qui est utilise en vue de contrôler le procédé. Les phénomènes prépondérants qui ont lieu au cours du traitement ont été modélises. Après sa résolution numérique et sa validation, ce modelé a permis d'expliquer et de prédire le traitement d'un échantillon relativement sec. n peut être utilise pour compléter les études des influences de paramétrés du traitement et éventuellement le contrôle du procédé. Ces études sont indispensables pour I' optimisation du procédé et son extrapolation vers une échelle préindustrielle.

Dans le cadre de la sécurité incendie, les produits industriels destinés au marché dela construction doivent être soumis à des essais de résistance au feu standardisés. Enparticulier, des critères de température limite à ne pas dépasser sont à satisfaire en face nonexposéedes produits. De plus, une attention est à apporter aux déformations hors plan del’élément testé. Ces essais de résistance au feu peuvent être contraignants et coûteux pour lesindustriels ce qui peut freiner leur démarche de Recherche et Développement. À ce titre, unprogramme de recherche a été lancé par la société EFECTIS France, laboratoire agréé enrésistance au feu, en collaboration avec le laboratoire I2M de l’Université de Bordeaux, dontl'objectif est de mettre au point un outil de simulation numérique d’essais de résistance au feu(four virtuel) appliqué à un bloc-porte en bois et produits dérivés (panneaux de particules etpanneaux de fibres). Le modèle thermomécanique développé prend en compte l’évolution despropriétés thermiques et mécaniques du matériau en fonction de l’avancement des réactionsde vaporisation et de pyrolyse ainsi que l’impact de ces réactions en termes d’énergiesconsommées et fournies. Ce modèle s’appuie notamment sur différents programmesexpérimentaux, comportant entre autre de la mesure de champ par corrélation d’images, dansle but de mesurer les données nécessaires à son bon fonctionnement. En se basant sur lecalcul du champ de température et sur l'estimation des déformations thermiques du bloc-portecoupe-feu, le modèle permet d’évaluer les performances au feu du produit
In the context of fire safety, industrial products used in the building constructionmarket have to satisfy to standard fire resistance tests. In particular, a temperature criterionmust be satisfied on the unexposed side of the product and attention should be given to thedeformation of the product during fire. These tests are restrictive and costly for manufacturerswhich can slow down their R&D program. In this context, a research program was initiatedby the company EFECTIS France in collaboration with the laboratory I2M from theUniversity of Bordeaux whose main objective is to develop a numerical thermomechanicalmodel for simulating a fire resistance test (virtual furnace) on a fire door composed of woodand wood-based materials (particles and fibres boards). Thermomechanical model takes intoaccount the variation of thermal and mechanical properties as a function of vaporization andpyrolysis reactions. Energy impacts of those reactions are also included in the model. Thenumerical model involves experimental data to complete material properties needed for itsutilisation. To achieve this, different experimental programs were carried out, in particularmeasurements using digital image correlation. Based on simulated temperature field andestimation of the global bending of the fire door, the model allows evaluating fireperformances of the product

La fixation symbiotique d'azote par l'ajonc d'Europe (Ulex europaeus) représente une source importante d'azote dans la forêt cultivée de pins maritimes des 'Landes de Gascogne'. Cette thèse a pour objectif la création d'un modèle conceptuel de dynamique de population de l'ajonc dans la région en vue de la prédiction du flux d'azote associé. Pour cela plusieurs étapes du cycle de vie de l'espèce ont été étudiées: la production et la prédation des graines, puis le recrutement de nouveaux individus depuis le stock de graines du sol. Nos résultats suggèrent que le maintien de cette espèce héliophile à l'ombre de la canopée des pins est facilité par la diminution de l'allocation de ressources à la reproduction, lui permettant de maintenir sa croissance, et par la diminution de la prédation des graines. Par ailleurs, le recrutement de nouveaux ajoncs semble influencé par des facteurs écologiques identifiables (e.g. humidité du sol). Mais ces facteurs sont fortement variables dans l'espace et dans le temps, et aucun micro habitat n'apparait comme plus favorable à la régénération de l'espèce. Ces résultats sont intégrés à un modèle conceptuel, représentant les différentes étapes du cycle de vie de l'espèce, et l'impact des opérations sylvicoles sur ces étapes. Les connaissances issues de cette thèse pourraient aussi bénéficier à d'autres problématiques liées à l'espèce (e.g. c'est une espèce invasive dans de nombreuses régions du monde) et à la compréhension de l'écologie de la régénération des espèces ligneuses. En effet, l'allocation des ressources à la reproduction pourrait être plastique et permettre une réponse adaptative à un environnement changeant; et la variabilité spatiotemporelle de la régénération des ligneux pourrait reposer sur l'existence de niches écologiques de régénération définies dans l'espace écologique.

Le renouvellement forestier est une étape clef dans la vie des peuplements forestiers car il permet le maintien à long terme de la forêt, et des services écosystémiques qui lui sont associés. Parmi les facteurs susceptibles d’impacter négativement le renouvellement, la colonisation par des espèces végétales concurrentes peut ralentir la régénération ligneuse, voire la bloquer pendant plusieurs décennies.L’objectif de cette thèse est d’estimer l’impact, à une échelle régionale à nationale, de la végétation concurrente sur la régénération ligneuse. La thèse est principalement basée sur l’utilisation des données de l’inventaire forestier national français (IFN).Une première étape, utilisant les résultats d’une enquête auprès de gestionnaires forestiers, a permis de dresser une liste des principales espèces concurrentes pour la régénération ligneuse, et de déterminer les surfaces sur lesquelles chaque espèce est présente avec une forte abondance. La ronce (Rubus fruticosus), la fougère aigle (Pteridium aquilinum) et la molinie bleue (Molinia caerulea) sont les principales espèces concurrentes en France, et sont chacune présentes à forte abondance dans plus de 300 000 ha des forêts à faible couvert de canopée en France.Afin de mieux comprendre l’écologie des espèces concurrentes, le rôle de l’ouverture de la canopée sur la probabilité de présence et de forte abondance des espèces concurrentes a été étudié. Pour une majorité d’espèces, le couvert de la canopée a un effet faible sur la probabilité de présence des espèces. À l’inverse, l’abondance des espèces est fortement corrélée au couvert de la canopée, un couvert important étant pour la majorité des espèces concurrentes associé à une plus faible abondance.L’effet de la végétation concurrente sur le recouvrement de la régénération ligneuse a ensuite été modélisé à l’échelle de la France pour les trois principales espèces. Une forte abondance de P. aquilinum et M. caerulea est associée à une diminution relative du recouvrement de la régénération ligneuse d’environ 30 % et 40 % respectivement, par rapport à des situations où ces espèces sont présentes à faible abondance. À l’inverse, R. fruticosus a un effet plus ambivalent sur la régénération ligneuse. Le recouvrement de régénération ligneuse augmente en moyenne légèrement pour des abondances de R. fruticosus intermédiaires, et diminue sensiblement pour une forte abondance de cette espèce.Enfin, la probabilité de présence et de forte abondance des trois principales espèces concurrentes a été modélisée, afin d’identifier les conditions de fortes abondances et de prédire la localisation des surfaces potentiellement impactées par l’apparition de ces trois espèces lors de l’ouverture de la canopée. La difficulté de modéliser précisément la présence mais surtout le niveau d’abondance de ces espèces a conduit à des modèles de faibles capacités prédictives, ne permettant pas d’obtenir des estimations robustes des conditions à fort risque d’envahissement par les trois espèces étudiées.En conclusion, cette thèse a montré que les problèmes de régénération ligneuse liés à des espèces de végétation concurrente sont présents sur des surfaces notables dans les forêts françaises. P. aquilinum et M. caerulea ont globalement un effet négatif marqué sur la régénération ligneuse quelle que soit leur abondance, tandis que l’effet de R. fruticosus n’est globalement négatif que pour de fortes abondances. Enfin, cette thèse a également démontré l’importance de modéliser séparément la présence et l’abondance, et identifié les principaux facteurs à mieux prendre en compte pour mieux modéliser l’abondance des espèces
Forest renewal is a key stage in the life of forest stands as it allows the long-term maintenance of the forest and its associated ecosystem services. Among the factors likely to have a negative impact on forest renewal, colonisation by competitive species can slow down tree regeneration, or even block it for several decades.The objective of this thesis is to estimate the impact of competitive vegetation on tree regeneration on a regional to national scale. The thesis is mainly based on the use of French National Forest Inventory (NFI) data.A first step, using the results of a survey of forest managers, was to establish a list of the main competing species for tree regeneration, and to determine the areas where each species is present with a high abundance. Bramble (Rubus fruticosus), Eagle Fern (Pteridium aquilinum) and Purple Moor-grass (Molinia caerulea) are the main competitive species in France, and are each present with a high abundance in more than 300,000 ha of forests with open canopies in France.In order to better understand the ecology of competitive species, the role of canopy openness on the probability of presence and high abundance of competitive species was studied. For a majority of species, canopy cover has a weak effect on the probability of presence of species. Conversely, species abundance was strongly correlated with canopy cover, with high canopy cover being associated with lower abundance for most competitive species.The effect of competitive vegetation on tree regeneration cover was then modelled at the scale of France for the three main species. High abundance of P. aquilinum and M. caerulea is associated with a relative decrease in tree regeneration cover of about 30% and 40% respectively, compared to situations where these species are present at low abundance. Conversely, R. fruticosus has a more ambivalent effect on tree regeneration. Woody regeneration cover increases slightly on average at intermediate R. fruticosus abundances, and decreases significantly at high abundance of this species.Finally, the probability of presence and high abundance of the three main competing species was modelled, in order to identify the conditions of high abundance and to predict the location of the areas potentially impacted by the appearance of these three species when the canopy is opened. The difficulty of accurately modelling the presence and, more importantly, the level of abundance of these species led to models with poor predictive abilities, which did not allow for robust estimates of the conditions at high risk of colonisation by the three species studied.In conclusion, this thesis has shown that tree regeneration problems related to competitive vegetation species are present on significant areas in French forests. P. aquilinum and M. caerulea have a marked negative effect on tree regeneration regardless of their abundance, whereas the effect of R. fruticosus is only negative at high abundances. Finally, this thesis also demonstrated the importance of modelling presence and abundance separately, and identified the main factors that need to be taken into account to better model species abundance