Le bois, un matériau hygroscopique

International audienceLe bois est un matériau hygroscopique : sa teneur en eau dépend de l’humidité relative du milieu dans lequel il baigne. On appelle taux d’humidité du bois la masse d’eau de l’échantillon rapportée à sa masse anhydre, exprimée en pourcentage. Ce taux d’humidité peut dépasser 100 % : un échantillon de bois pesant 25 g humide, qui ne pèse plus que 10 g anhydre, présente un taux d’humidité de 1,5, soit 150 % [(25-10)/10]. Dans l’arbre, le bois est gorgé de liquide, son taux d’humidité est élevé. À la suite de l’abattage de l’arbre, le bois va s’équilibrer avec le milieu environnant, notamment par l’intermédiaire de la nouvelle surface créée: on parle de séchage. Une partie de l’eau contenue dans le matériau est dite « libre », elle disparaît lors du séchage, sans modification dimensionnelle. En dessous d’un certain taux d’humidité – appelé point de saturation des fibres (PSF), qui dépend de l’essence de bois concernée et qui est notamment lié à sa composition chimique –, l’eau éliminée par évacuation s’accompagnera d’un retrait dimensionnel. Ce retrait est très fortement anisotrope, il dépend de la direction du matériau considérée

Hygro-mechanical behaviour of wooden panels from cultural heritage: effect of a coated face

International audiencePanel paintings belong to tangible heritage, and their conservation is needed to preserve artistic and historical memory. Several factors can cause damage both to the wooden support and to the paint layer. With the exception of biological decay, the principal risks originate from the microclimatic changes. As an organic material, wood responds readily to changes in ambient temperature and humidity, absorbing and desorbing moisture as environmental conditions fluctuate. The absorption and desorption of moisture results in mechanical changes such as swelling and shrinking of wood. Repeated cycles of swelling and shrinking—often occurring over centuries—will cause panels to warp, twist, or split. This type of damage to a painting's substrate can, in turn, have a dramatic effect on the paint layer, potentially resulting in paint loss. In this presentation, the dimensional changes of a raw wooden board due to hygro-thermal variations will be explained, function of its ring orientation. Then, the behaviour of a board with a coated face will be considered. Thus, a board restrained by crossbeams or reinforcements on the back will be studied. These situations will be illustrated using finite element analyses. Keywords : wood, cultural heritage, painted panels, hygrothermal variations.Les peintures sur panneaux de bois font partie du patrimoine culturel. Leur conservation doit tenir compte de la préservation de leur mémoire artistique et historique. Plusieurs facteurs peuvent endommager le support bois et la couche picturale. Mise à part la dégradation biologique, les risques principaux sont dus aux variations microclimatiques. Matériau organique, le bois réagit rapidement aux changements d'humidité et de température ambiante, par absorption ou désorption d'humidité suivant les fluctuations des conditions environnementales. L'absorption et la désorption d'humidité entraînent des changements mécaniques tels que le gonflement ou le retrait du bois. Des cycles répétés de gonflement et retrait – durant généralement plusieurs siècles – mènent au gauchissement, à la torsion ou à la fissuration des panneaux. Le support d'une peinture ainsi endommagé peut à son tour entraîner des conséquences dramatiques sur la couche picturale, menant potentiellement à des pertes de peinture. Dans cette présentation, nous expliquerons les changements dimensionnels d'une planche de bois brute soumise à des variations hygrothermiques, en fonction de l'orientation des cernes. Puis nous considérerons le cas d'une planche avec une face peinte. Pour finir, nous étudierons le cas d'une planche restreinte par des traverses ou des renforcements au dos. Ces situations seront illustrées par des analyses par éléments finis

Understanding the moisture induced fatigue damage in panel paintings: a methodological approach for quantifying the role of preparatory layers in the overall response

International audienceThis paper presents the development of an experimental methodology for quantifying the moisture related response of preparatory layers in the overall behaviour of panel paintings.Ce papier présente le développement d'une méthode expérimentale pour quantifier la réponse des couches préparatoires liée à l'humidité, dans le comportement global des panneaux peints

Contributions du matériau bois des ruches à l’activité et la santé des colonies d’abeilles

International audienceÀ l’heure actuelle, aucune recherche significative n’est amorcée dans le monde apicole au sujet des matériaux qui constituent le contenant des colonies d’abeilles domestiques, la ruche. Il s’agit pourtant potentiellement d’une source importante d’amélioration de l’état sanitaire et donc de la survie des colonies aujourd’hui en déclin. Dans ce large contexte, ce projet s’est concentré sur deux problématiques : comment la nature de la ruche permet d’améliorer l’état sanitaire des colonies d’abeilles en leur permettant d’être plus résilientes face (i) au varroa (acarien parasite de l’abeille) et (ii) à l’environnement hygrothermique? en interrogeant les bénéfices apportés par le matériau bois

Relation entre forme de l'arbre, indicateur de contrainte de croissance et fentes à l'abattage.

La qualité du bois de hêtre est fortement liée à la présence de fentes à coeur sur les grumes. Un projet européen visait à étudier la relation entre la forme de l’arbre, les contraintes de croissance et l’apparition de fentes. Les observations ont été réalisées sur 8 sites de 5 pays européens. Les résultats montrent qu’il y a peu de relation entre forme de l’arbre et indicateur de contrainte de croissance. Mais cette large étude a pu mettre quelques tendances en évidence

Couplage de codes en thermo-hygromécanique pour les panneaux peints en bois du patrimoine

Les conservateurs de tableaux peints sur bois constatent de nombreuses pathologies caractéristiques. C’est pourquoi on traite ici de la mise en place d’une méthode d’analyse mécanique venant en appui à la conservation d’objets du patrimoine. La simulation numérique du couplage multiphysique fluide/structure du comportement hygromécanique du bois est basée sur une modélisation mécanique hiérarchique de type Kelvin-Voigt Généralisé, GKV

Learning from Objects: the use of advanced numerical methods to exploit a complete set of information from experimental data, for the Mona Lisa’s Digital-Twin

International audienceThe approach to wooden artefacts of historical importance, and panel paintings in particular, is a task that requires a multidisciplinary approach based on experimental observation of the artwork and advanced techniques to make these data actually useful for the knowledge and preservation of the object. This study illustrates how a series of scientific observations and instrumental analyses can be used to construct a numerical simulation that allows a deeper understanding of the physical structure and behaviour of the object itself, namely to construct a hygro-mechanical predictive model (a “Digital-Twin”) of Leonardo da Vinci's Mona Lisa panel. Based on specific request from the Louvre Museum, a group of experts with different and complementary skills cooperated and are still cooperating to construct a complete set of experimental observation and non-invasive tests; so, the integration of the collected data made the construction possible of the panel’s Digital-Twin. This paper also specifically examines how the Digital-Twin can be used to compare two framing conditions of the panel; although the two experimental configurations are not inherently comparable, the comparison is made possible by the introduction of a technique of projection of the fields obtained as results of the two analyses, named the Projected Model Comparison (PMC), which has been developed specifically for this research

Instrumentation et suivi des déformations d'un panneau de bois peint du patrimoine

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Le bois et son retrait anisotrope

Atelier scientifique, Semaine des Mathématiques, Lycée des savoirs, UzèsLe bois, matériau biologique, est gorgé d'eau dans l'arbre sur pied, on emploie le terme " bois vert ". Pour son utilisation en tant que matériau de conception, de construction, il est nécessaire de lui faire subir une phase de séchage. La formation du matériau par couches de cellules en périphérie du tronc entraîne un comportement " anisotrope " de ce matériau (comportement dépendant de la direction considérée), anisotrope en terme de rigidité mais également en terme de retrait au séchage. A partir de mesures dimensionnelles de petits échantillons découpés à différentes positions d'une rondelle de bois vert de faible épaisseur, les élèves vont calculer les coefficients de retrait au séchage dans la direction radiale et la direction tangentielle entre l'état vert et l'état sec. Ces coefficients seront ensuite appliqués à des dimensions de planches plus importantes pour évaluer les retraits auxquels on peut s'attendre sur des planches en usage, telles que des panneaux utilisés en ébénisterie, ou les panneaux peints du patrimoine. Un poster scientifique traitant de l'utilisation de mesures de déformations pour le choix d'une restauration de panneau peint du patrimoine illustrera ces considérations