L’intérêt croissant pour le bois en tant que matériau de construction durable a conduit le département de génie civil de l’université du Queensland et son laboratoire de structures à développer un nouveau type de structure innovante. De fines couches de polymères renforcés de fibres (PRF) sont ajoutées à des placages ou des panneaux de bois pour créer des éléments structurels haute performance, légers et faciles à construire. Ce nouveau composite a été désigné sous le nom de structure hybride PRF/bois (HFT) à paroi fine. Pour étudier le comportement structurel de ce type de poutre, un essai de flexion à quatre points a été réalisé sur une série d’éprouvettes de poutres fabriquées. Des systèmes avec et sans contact ont été utilisés conjointement pour mesurer avec précision la déformation et le déplacement pendant l’essai.
Un essai de flexion à quatre points a été réalisé sur les poutres HFT. Le principal objectif de cet essai était de trouver la capacité de flexion, le comportement structurel et les modes de défaillance de ces poutres soumises à une flexion. Un système de corrélation d’images numériques 3D a été utilisé pour cibler la zone où les contraintes étaient les plus élevées ; les données plein champ et les mesures 3D se sont avérées précieuses. Pour les zones d’intérêt de la poutre où des ensembles de données 3D complets n’étaient pas nécessaires, des jauges de déformation 1D traditionnelles et des potentiomètres linéaires ont permis de recueillir les mesures souhaitées.
La machine d’essai universelle de l’université a été utilisée dans le contrôle du déplacement pour induire les charges appropriées sur l’éprouvette de poutre HFT. Afin de recueillir des mesures complètes et précises à tous les points critiques de la poutre, plusieurs dispositifs ont été utilisés comme décrit précédemment. Dans l’image ci-dessus, des jauges de déformation ont été fixées sur les brides supérieures et inférieures de la poutre. Des potentiomètres linéaires ont également été fixés à la bride inférieure pour capturer le déplacement de la poutre dans la direction de chargement. Enfin, les caméras stéréo du système DIC 3D ont été montées horizontalement pour mesurer le déplacement plein champ et la répartition des déformations sur l’âme avant de la poutre, la zone d’analyse la plus importante de cet essai.
Cette configuration du système s’est avérée très efficace à deux égards différents mais tout aussi bénéfiques. En ce qui concerne les besoins en données, des jauges de déformation et des potentiomètres ont été utilisés dans les zones de l’éprouvette où des données ponctuelles ciblées suffisaient, tandis que des données DIC plein champ (continues) ont été exploitées dans les zones où un déplacement anisotrope et/ou hors plan était possible. Dans ce cas, les dispositifs de contact ont également été utiles dans toutes les zones qui étaient hors du champ de vision de la caméra. Du point de vue de la durée totale de l’essai, utiliser la DIC au lieu des jauges de déformation dans la zone de l’âme a permis de gagner un temps considérable lors de la configuration de l’essai. Il sera toujours plus rapide d’utiliser les capacités plein champ de la DIC que d’avoir à fixer plusieurs jauges de déformation dans le même champ de vision.
Les zones de données adjacentes et redondantes sont un avantage sous-utilisé des systèmes de mesures multiples. Dans ce scénario, les données des jauges de déformation supérieures et inférieures ont été comparées aux données DIC de la zone de l’âme supérieure et inférieure afin d’étudier la continuité de la déformation de la couche extérieure de polymère renforcé de fibres (PRF). Les données de déplacement hors plan de la DIC ont également été comparées aux données de déplacement redondantes des potentiomètres. La possibilité d’utiliser des données adjacentes et redondantes pour valider les résultats des essais ne fait que renforcer la confiance dans l’analyse finale.
1 Pour plus d’informations sur ce nouveau type de structure de construction appelée « structures hybrides PRF/bois (HFT) à paroi fine », vous pouvez lire l’article « Hybrid fiber-reinforced polymer-timber thin-walled structural members » (Eléments structurels hybrides à paroi fine en polymère renforcé de fibres et en bois), publié pour la première fois le 15 décembre 2017 par Fernando et al. Weiqi Cui, doctorant, et Chris Russ, responsable scientifique principal, ont apporté des contributions supplémentaires à cette étude de cas particulière.
