Metallic materials — Fatigue testing — Fatigue crack growth method

ISO 12108 is intended to provide specifications for generation of fatigue crack growth rate data. Test results are expressed in terms of the fatigue crack growth rate as a function of crack-tip stress intensity factor range as defined by the theory of linear elastic fracture mechanics. This International Standard describes a method of subjecting a precracked notched specimen to a cyclic force. The crack length is measured as a function of the number of elapsed force cycles. From the collected crack length and corresponding force cycles relationship the fatigue crack growth rate is determined and is expressed as a function of stress intensity factor range. ISO 12018 describes tests for determining the fatigue crack growth rate from the threshold stress-intensity factor range to the onset of unstable crack extension as the maximum stress intensity factor approaches controlled instability. It is primarily intended for use in evaluating isotropic metallic materials under predominantly linear-elastic stress conditions and with force applied only perpendicular to the crack plane (mode I stress condition), and with a constant stress ratio.

Matériaux métalliques — Essais de fatigue — Méthode d'essai de propagation de fissure en fatigue

L'ISO 12108 a pour objet de fournir des spécifications pour la génération de données relatives à la vitesse de propagation de fissure en fatigue. Les résultats d'essai sont exprimés en termes de vitesse de propagation de fissure en fatigue en fonction de la variation du facteur d'intensité de contrainte à fond de fissure, telle que définie par la théorie de la mécanique élastique linéaire de la rupture. L'ISO 12108 décrit une méthode qui consiste à soumettre une éprouvette entaillée préfissurée à une charge cyclique. La longueur de la fissure est mesurée en fonction du nombre de cycles écoulés. La vitesse de propagation de fissure en fatigue, déterminée à partir des données rassemblées concernant la relation entre la longueur de la fissure et les cycles de charge correspondants, est exprimée en fonction de la variation du facteur d'intensité de contrainte. L'ISO 12108 décrit les essais permettant de déterminer la vitesse de propagation de fissure en fatigue du seuil de variation du facteur d'intensité de contrainte jusqu'à l'apparition d'une propagation de fissure instable lorsque le facteur d'intensité de contrainte maximum se rapproche de la valeur d'instabilité contrôlée. Elle est principalement destinée à être utilisée pour l'évaluation de matériaux métalliques isotropes soumis à des conditions de contrainte dans leur domaine d'élasticité linéaire, la charge n'étant appliquée que perpendiculairement au plan de la fissure (condition de contrainte de mode I) et le rapport de contrainte étant constant.

General Information

Status
Withdrawn
Publication Date
26-Nov-2002
Withdrawal Date
26-Nov-2002
Current Stage
9599 - Withdrawal of International Standard
Start Date
14-Aug-2012
Completion Date
14-Aug-2012
Ref Project

RELATIONS

Buy Standard

Standard
ISO 12108:2002 - Metallic materials -- Fatigue testing -- Fatigue crack growth method
English language
39 pages
sale 15% off
Preview
sale 15% off
Preview
Standard
ISO 12108:2002 - Matériaux métalliques -- Essais de fatigue -- Méthode d'essai de propagation de fissure en fatigue
French language
41 pages
sale 15% off
Preview
sale 15% off
Preview

Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 12108
First edition
2002-12-01
Metallic materials — Fatigue testing —
Fatigue crack growth method
Matériaux métalliques — Essais de fatigue — Méthode d'essai de
propagation de fissure en fatigue
Reference number
ISO 12108:2002(E)
© ISO 2002
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 12108:2002(E)
PDF disclaimer

This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but shall not be

edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In downloading this file,

parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat accepts no liability in this area.

Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.

Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation parameters

were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In the unlikely event

that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.

© ISO 2002

All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,

electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or ISO's

member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56  CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.ch
Web www.iso.ch
Printed in Switzerland
ii ISO 2002 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 12108:2002(E)
Contents Page

1 Scope ............................................................................................................................................................... 1

2 Normative reference ......................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ........................................................................................................................................ 1

4 Symbols and abbreviations ............................................................................................................................... 3

5 Apparatus ......................................................................................................................................................... 4

6 Specimens ...................................................................................................................................................... 12

7 Procedure ....................................................................................................................................................... 22

8 Crack length measurement ............................................................................................................................ 26

9 Calculations .................................................................................................................................................... 27

10 Test report .................................................................................................................................................... 28

Bibliography........................................................................................................................................................... 37

ISO 2002 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 12108:2002(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO

member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical

committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has

the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in

liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical

Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.

Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.

Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

International Standard ISO 12108 was prepared by Technical Committee ISO/TC 164, Mechanical testing of metals,

Subcommittee SC 5, Fatigue testing.
iv ISO 2002 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 12108:2002(E)
Introduction

This International Standard is intended to provide specifications for generation of fatigue crack growth rate data. Test

results are expressed in terms of the fatigue crack growth rate as a function of crack-tip stress intensity factor range,

[1]-[6]

∆K, as defined by the theory of linear elastic fracture mechanics . Expressed in these terms the results

characterize a material's resistance to subcritical crack extension under cyclic force test conditions. This resistance

is independent of specimen planar geometry and thickness, within the limitations specified in clause 6. All values are

[7]
given in SI units .

This International Standard describes a method of subjecting a precracked notched specimen to a cyclic force. The

crack length, aN, is measured as a function of the number of elapsed force cycles, . From the collected crack length

and corresponding force cycles relationship the fatigue crack growth rate, da/dN , is determined and is expressed as

a function of stress intensity factor range, ∆K.

Materials that can be tested by this method are limited by size, thickness and strength only to the extent that the

material must remain predominantly in an elastic condition during testing and that buckling is precluded.

Specimen size may vary over a wide range. Proportional planar dimensions for six standard configurations are

presented. The choice of a particular specimen configuration may be dictated by the actual component geometry,

compression test conditions or suitability for a particular test environment.

Specimen size is a variable that is subjective to the test material's 0,2 % proof strength and the maximum stress

intensity factor applied during test. Specimen thickness may vary independent of the planar size, within defined

limits, so long as large-scale yielding is precluded and out-of-plane distortion or buckling is not encountered. Any

alternate specimen configuration other than those included in this International Standard may be used, provided

there exists an established stress intensity factor calibration expression, i.e. stress intensity factor function,

[9]-[11]
g(a/W) .
[12], [13] [14], [15]

Residual stresses , crack closure , specimen thickness, cyclic waveform, frequency and environment,

including temperature, may markedly affect the fatigue crack growth data but are in no way reflected in the

computation of ∆K, and so should be recognized in the interpretation of the test results and be included as part of

the test report. All other demarcations from this method should be noted as exceptions to this practice in the final

report.

For crack growth rates above 10 mm/cycle the typical scatter in test results generated in a single laboratory for a

[16] −5

given ∆K can be in the order of a factor of two . For crack growth rates below 10 mm/cycle, the scatter in the

da/dN calculation may increase to a factor of 5 or more. To assure the correct description of the material's da/dN

versus ∆K behaviour, a replicate test conducted with the same test parameters is highly recommended.

[17]

Service conditions may exist where varying ∆KK under conditions of constant or K control may be

max mean

more representative than data generated under conditions of constant force ratio; however, these alternate test

procedures are beyond the scope of this International Standard.
ISO 2002 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 12108:2002(E)
Metallic materials — Fatigue testing — Fatigue crack growth
method
1 Scope

This International Standard describes tests for determining the fatigue crack growth rate from the threshold stress-

intensity factor range, ∆K , to the onset of unstable crack extension as the maximum stress intensity factor

[8]

approaches K controlled instability, as determined in accordance with ISO 12737 .

max

This International Standard is primarily intended for use in evaluating isotropic metallic materials under

predominantly linear-elastic stress conditions and with force applied only perpendicular to the crack plane (mode I

stress condition), and with a constant stress ratio, R.
2 Normative reference

The following normative document contains provisions which, through reference in this text, constitute provisions of

this International Standard. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, this publication do not

apply. However, parties to agreements based on this International Standard are encouraged to investigate the

possibility of applying the most recent edition of the normative document indicated below. For undated references,

the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC maintain registers of

currently valid International Standards.

ISO 4965:1979, Axial load fatigue testing machines — Dynamic force calibration — Strain gauge technique

3 Terms and definitions

For the purposes of this International Standard, the following terms and definitions apply.

3.1
crack length

linear measure of a principal planar dimension of a crack from a reference plane to the crack tip, also called crack

size
3.2
cycle

smallest segment of a force-time or stress-time function which is repeated periodically

NOTE The terms fatigue cycle, force cycle and stress cycle are used interchangeably. The letter N is used to represent the

number of elapsed force cycles.
3.3
fatigue crack growth rate
da/dN
extension in crack length per force cycle
ISO 2002 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 12108:2002(E)
3.4
maximum force
max

force having the highest algebraic value in the cycle; a tensile force being positive and a compressive force being

negative
3.5
minimum force
min

force having the lowest algebraic value in the cycle; a tensile force being positive and a compressive force being

negative
3.6
force range
the algebraic difference between the maximum and minimum forces in a cycle
∆F =F −F
max min
3.7
force ratio

algebraic ratio of the minimum force or stress to maximum force or stress in a cycle

R =F /F
min max
NOTE It is also called stress ratio.
3.8
stress intensity factor

magnitude of the ideal crack tip stress field for the opening mode force application to a crack in a homogeneous,

linear-elastically stressed body where opening mode of a crack corresponds to the force being applied to the body

perpendicular to the crack faces only (mode I stress condition)
3.9
maximum stress intensity factor
max

highest algebraic value of the stress intensity factor in a cycle, corresponding to F

max
3.10
minimum stress intensity factor
min

lowest algebraic value of the stress intensity factor in a cycle, corresponding to F

min

NOTE This definition remains the same, regardless of the minimum force being tensile or compressive. For a negative force ratio

(R< 0) there is an alternate, commonly used definition for the minimum stress intensity factor, K = 0. See 3.11.

min
3.11
stress intensity factor range

algebraic difference between the maximum and minimum stress intensity factors in a cycle

∆K =K −K
max min

NOTE The force variables ∆KR, and K are related as follows: ∆K=(1−R)K . For a negative force ratio (R< 0)

max max

there is an alternate, commonly used definition for the stress intensity factor range, ∆K =K . See 3.10 and 10.6.

max
2 ISO 2002 – All rights reserved
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 12108:2002(E)
3.12
fatigue crack growth threshold
asymptotic value of ∆K for which da/dN approaches zero

NOTE For most materials the threshold is defined as the stress intensity factor range corresponding to 10 mm/cycle. When

reporting ∆K , the corresponding lowest decade of da/dN data used in its determination should also be included.

3.13
normalized -Kgradient
C=(1/K) dK/da
fractional rate of change of Ka with increased crack length,
C = 1/K(dK/da)= 1/K (dK /da)= 1/K (dK /da)= 1/∆K(d∆K/da)
max max min min
3.14
K-decreasing test
test in which the value of the normalized KC-gradient, , is negative

NOTE A K-decreasing test is conducted by reducing the stress intensity factor either by continuously shedding or by a series of

steps, as the crack grows.
3.15
K-increasing test
test in which the value of is positive

NOTE For standard specimens, a constant force amplitude results in a KC-increasing test where the value of is positive and

increasing.
3.16
stress intensity factor function
g(a/W)

mathematical expression, based on experimental, numerical or analytical results, that relates the stress intensity

factor to force and crack length for a specific specimen configuration
4 Symbols and abbreviations
4.1 Symbols
See Table 1.
Table 1 — Symbols and their designations
Symbol Designation Unit
Loading
CKNormalized -gradient mm
E Tensile modulus of elasticity MPa
F Force kN
F Maximum force kN
max
F Minimum force kN
min
∆F Force range kN
1/2
K Stress intensity factor MPa·m
1/2
K Maximum stress intensity factor MPa·m
max
1/2
K Minimum stress intensity factor MPa·m
min
1/2
∆K Stress intensity factor range MPa·m
1/2
∆K Initial stress intensity factor range MPa·m
ISO 2002 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 12108:2002(E)
Table 1 — Symbols and their designations (continued)
Symbol Designation Unit
1/2
∆K Threshold stress intensity factor range MPa·m
N Number of cycles 1
R Force ratio or stress ratio 1
R Ultimate tensile strength at the test temperature MPa
R 0,2 % proof strength at the test temperature MPa
p0,2
Geometry
a Crack length or size measured from the reference plane to the crack tip mm
a Crack front curvature correction length mm
cor
a Fatigue crack length measured from the notch root mm
fat
a Machined notch length mm
a Precrack length mm
B Specimen thickness mm
Hole diameter for CT, SENT or CCT specimen, loading tup diameter for bend
D mm
specimens
g(a/W) Stress intensity factor function 1
h Notch height mm
W Specimen width, distance from reference plane to edge of specimen mm
(W −a) minimum uncracked ligament mm
Crack growth
da/dN Fatigue crack growth rate mm/cycle
∆a Change in crack length, crack extension mm
4.2 Abbreviations for specimen identification
CT Compact tension
CCT Centre cracked tension
SENT Single edge notch tension
SENB3 Three-point single edge notch bend
SENB4 Four-point single edge notch bend
SENB8 Eight-point single edge notch bend
5 Apparatus
5.1 Testing machine
5.1.1 General

The testing machine shall have smooth start-up and a backlash-free force train if passing through zero force. See

ISO 4965. Cycle to cycle variation of the peak force during precracking shall be less than ±5% and shall be held to

within ±2% of the desired peak force during the test. ∆F shall also be maintained to within ±2% of the desired

[33], [34]

range during test. A practical overview of test machines and instrumentation is available .

4 ISO 2002 – All rights reserved
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 12108:2002(E)
5.1.2 Testing machine alignment

It is important that adequate attention be given to alignment of the testing machine and during machining and

installation of the grips in the testing machine.

For tension-compression testing, the length of the force train should be as short and stiff as practical. Non-rotating

joints should be used to minimize off-axis motion.

Asymmetry of the crack front is an indication of misalignment; a strain gauged specimen similar to the test article

under investigation can be used in aligning the force train and to minimize nonsymmetrical stress distribution and/or

bending strain to less than 5%.
5.1.3 Force measuring system

Accuracy of the force measuring system shall be verified periodically in the testing machine. The calibration for the

force transducer shall be traceable to a national organization of metrology. The force measuring system shall be

designed for tension and compression fatigue testing and possess great axial and lateral rigidity. The indicated force,

as recorded as the output from the computer in an automated system or from the final output recording device in a

noncomputer system, shall be within the permissible variation from the actual force. The force transducer's capacity

shall be sufficient to cover the range of force measured during a test. Errors greater than 1% of the difference

between minimum and maximum measured test force are not acceptable.

The force measuring system shall be temperature compensated, not have zero drift greater than 0,002 % of full

0,002 % 1 C

scale, nor have a sensitivity variation greater than of full scale over a change. During elevated and

cryogenic temperature testing, suitable thermal shielding/compensation shall be provided to the force measuring

system so it is maintained within its compensation range.
5.2 Cycle-counter

An accurate digital device is required to count elapsed force cycles. A timer is to be used only as a verification check

on the accuracy of the counter. It is preferred that individual force cycles be counted. However, when the crack

velocity is below 10 mm/cycle counting in increments of ten cycles is acceptable.

5.3 Grips and fixtures for CT specimens

Force is applied to a CT specimen through pinned joints. Choice of this specimen and gripping arrangement

necessitates tension-tension test conditions only. Figure 1 shows the clevis and mating pin assembly used at both

the top and bottom of a CT specimen to apply the force perpendicular to the machined starter notch and crack plane.

Suggested dimensions are expressed as a proportion of specimen width, WB, or thickness, , since these

dimensions can vary independently within the limits specified in clause 6. The pin holes have a generous clearance

over the pin diameter, 0,2W minimum, to minimize resistance to specimen and pin in-plane rotation which has been

[35]

shown to cause nonlinearity in the force versus displacement response . A surface finish range of 0,8µm to

1,6µm is suggested for grip surfaces. With this grip and pin arrangement, materials with low proof strength may

sustain plastic deformation at the specimen pin hole; similarly, when testing high strength materials and/or when the

clevis displacement exceeds 1,05B, a stiffer force pin, i.e. a diameter greater than 0,225W , may be required. As an

alternative approach to circumvent plastic deformation, a flat bottom clevis hole may be used along with a pin

diameter equalling 0,24W . Any heat treatable steel thermally processed to a 0,2 % proof strength of 1 000 MPa used

in fabricating the clevises will usually provide adequate strength and resistance to fretting, galling and fatigue.

In addition to the generous pin hole clearance, the mating surfaces shall be prepared to minimize friction which could

invalidate the provided K-calibration expression. The use of high viscosity lubricants and greases has been shown

to cause hysteresis in the force versus displacement response and is not recommended if compliance

measurements are required.
ISO 2002 – All rights reserved 5
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 12108:2002(E)
Surface roughness values in micrometres
Key
1 Loading rod
2Pin

NOTE For high strength materials or large pin displacements the pin may be stiffened by increasing the diameter to 0,24W

along with using D-shaped flat bottom holes.
Loading rod thread.
Through diameter.
These surfaces are perpendicular and parallel as applicable to within 0,05W .
Figure 1 — Clevis and pin assembly for gripping a CT specimen
5.4 Grips and fixtures for CCT/SENT specimens
5.4.1 General

Force can be applied to CCT and SENT specimens through pinned joints and/or through frictional clamping grips.

Gripping for the CCT and SENT specimens depends on specimen width and whether the test condition is to be

tension-tension or tension-compression. The minimum CCT specimen gauge length varies with gripping

arrangement and shall provide a uniform stress distribution in the gauge length during the test.

Equation (6) is applicable only for a single pinned end SENT specimen, as shown in Figure 2. The SENT pinned end

specimen (Figure 2) is appropriate for tension-tension test conditions only.

Equation (7) is applicable for a SENT specimen with clamped ends and is appropriate for both tension and

compression force conditions. For the clamped end SENT specimen, the grips must be sufficiently stiff to circumvent

6 ISO 2002 – All rights reserved
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 12108:2002(E)

any rotation of the specimen ends or any lateral movement of the crack plane; the presence of either condition

[29]
introduces errors into the stress intensity factor calculation .
Surface roughness values in micrometres
± 0,005W
NOTE 1 The machined notch is centred to within .
± 0,002W
NOTE 2 The surfaces are parallel and perpendicular to within .

NOTE 3 The crack length is measured from the reference loading plane containing the starter V-notch.

R> 0
NOTE 4 Specimen recommended for notch root tension at a force ratio only.
D W/3.
See Figure 12 for notch detail.
Reference plane.
The recommended thickness.
Figure 2 — Standard single edge notch tension, SENT, specimen
5.4.2 Tension-tension testing of a CCT specimen

For tension-tension testing of a specimen with a width 2W, less than 75 mm, as shown in Figure 3, a clevis with

single force pin is acceptable for gripping provided the specimen gauge length, defined here as the distance between

the pin hole centrelines, be at least 6W . Shims may be helpful in circumventing fretting fatigue at the specimen's pin

hole. Another step that can be taken to prevent crack initiation at the pin holes is the welding or adhesive bonding of

reinforcement plates or tabs to the gripping area, especially when testing very thin materials. Cutting the test section

down in width to form a “dog bone” shaped specimen design is another measure that can be adopted to circumvent

failure at the pin holes; here the gauge length is defined as the uniform width section and it shall be at least 3,4W in

length.

For tension-tension testing of a specimen with a width greater than 75 mm, distributing the force across the specimen

width with multiple pin holes is recommended. A serrated grip surface at the specimen-grip interface increases the

force that can be transferred. With this force application arrangement the gauge length between the innermost rows

of pin holes must be at least 3W .
ISO 2002 – All rights reserved 7
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 12108:2002(E)
Surface roughness values in micrometres
NOTE 1 The machined notch is centred to within ± 0,002W .
NOTE 2 The faces are parallel to ± 0,05 mm/mm.
NOTE 3 The two faces are not out of plane more than 0,05 mm.

NOTE 4 The crack length is measured from the reference plane of the longitudinal centreline.

NOTE 5 The clevis and pin loading system is not suitable for a force ratio R< 0.

NOTE 6 Special gripping systems may be used for a force ratio R< 0 such as shown in Figure 4.

See Figure 12 for notch detail.
D = 2W/3
Reference plane.

Figure 3 — Standard pinned end centre cracked tension, CCT, specimen for 2W � 75 mm

5.4.3 Tension-compression testing of a CCT specimen

A backlash-free gripping arrangement shall be used for tension-compression testing of the CCT specimen. Various

commercially available pneumatic and hydraulic wedge grips that provide adequate clamping force may be used. The

minimum gauge length for a clamped CCT specimen is 2,4W .

For tension-compression testing of a CCT specimen, Figure 4 presents a design that affords a simple backlash free

grip that provides improved force transfer through multiple pins plus frictional force transfer via specimen clamp-up

with the serrated gripping surfaces. The compressive condition between the pins and the specimen's end surfaces,

induced by drawing the wedges together, affords large reverse force excursions while circumventing elongation of the

pin holes. The minimum gauge length for this specimen is 2,4W between the grip end surfaces and 3W between the

inner rows of pins, as stated above.
8 ISO 2002 – All rights reserved
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 12108:2002(E)
Dimensions in millimetres
Key
1 Serrated sideplate surface
2 Countersunk cap screw
3 Lock nut
NOTE 1 Made of hardened steel, e.g. � 40 HRC.

NOTE 2 Serrated side plates vary in thickness to accommodate approximately 2mm to 3mm, range in thickness B.

Body drilled.
Figure 4 — Example of backlash free grip for a CCT specimen
5.4.4 Alignment of CCT specimen grips

The CCT specimen is sensitive to misalignment and nonsymmetrical force application, especially in tension-

compression testing where gimbaled connections are not used, which can readily lead to violation of the through

thickness crack curvature and/or symmetry validity criteria. It is recommended that bending strain be checked

periodically with a panel specimen similar to the one being tested and instrumented with strain gauges, as shown in

[22]
Figure 5 . This technique can be used to minimize the bending strain. See 5.1.2.
ISO 2002 – All rights reserved 9
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 12108:2002(E)

The average axial strain, � , for the flat panel calibration specimen is calculated using:

(� +� +� +� )
5 6 7 8
� =
where � , � , � and � are the measured strains.
5 6 7 8

The equivalent strain at the centre of the four faces 1 to 4 is calculated using:

� =� −[� −(� +� )/2][2W/(2W− 2d)];
1 a a 5 8
� =� −[� −(� +� )/2][2W/(2W− 2d)];
3 a a 6 7
� =(� +� )/2; .� =(� +� )/2
2 5 6 4 7 8

The local bending strains at the centre of each of the four faces are calculated using:

b =� −�; ;b =� −�
1 1 a 2 2 a
b =� −�; .b =� −�
3 3 a 4 4 a

The maximum bending strain percentage in plane A can then be calculated as follows:

β %=[(b −b )/2+(b −b )/2] 100/� � 5%
1 3 2 4 a
Plane A

Figure 5 — Strain gauge arrangement and bending strain calculation for an instrumented panel alignment

[22]
specimen
5.5 Grips and fixtures for the SENB specimens
5.5.1 Tension-compression grips for the SENB8 specimen

The eight-point bend specimen is also suited for tension-compression testing. In gripping the eight-point bend

specimen, the top and bottom tups are rigidly tied together with a line-to-line fit to the specimen's surfaces.

Precautions shall be taken to eliminate backlash and secondary moments.
10 ISO 2002 – All rights reserved
---------------------- Page: 15 ----------------------
ISO 12108:2002(E)
5.5.2 Tension-tension testing of SENB specimens

The general principles of the bend test fixture suitable for tension-tension testing of the SENB specimen are

illustrated in Figure 6. The fixture is designed to minimize frictional effects by allowing the support rollers to rotate

and move apart slightly as force is applied to the specimen, hence permitting rolling contact. Thus, the support rollers

are allowed limited motion along plane surfaces parallel to the notched side of the specimen, but are initially

positively positioned against stops that set the span length and are held in place by low-tension springs (such as

[23]

rubber bands). Fixtures and rollers shall be made of high hardness (> 40 HRC) steel .

Dimensions in millimetres
Surface roughness values in micrometres
Key
1 Test specimen
2Ram
3 Test fixture
4Roller pin

NOTE Roller pins and specimen contact surface of load ram should be parallel to each other to ± 0,002W (TIR )

Bosses for springs or rubber bands.
0,6× roller pin diameter.
1,1× roller pin diameter.
Total indicated reference value.
Figure 6 — Fixture for tension-tension forcing of a SENB3 specimen
ISO 2002 – All rights reserved 11
---------------------- Page: 16 ----------------------
ISO 12108:2002(E)
5.6 Crack length measurement apparatus
5.6.1 General

Accurate measurement of crack length during the test is very important. There are a number of visual and non-visual

apparati that can be used to determine the crack length. A brief description of a variety of crack length measurement

[26]

methods is included in . The required crack length measurements are the average of the through-the thickness

crack lengths, as covered in 9.1.
5.6.2 Non-visual crack length measurement

There are a number of non-visual measurement techniques. Most lend themselves to automated data acquisition

and determine the average crack length, reflecting the crack front curvature if it exists. Crack-opening-displacement

[36]-[38] [39]-[41] [36], [42]
compliance , AC and DC electric potential difference (EPD) , back face strain ,
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 12108
Première édition
2002-12-01
Matériaux métalliques — Essais de
fatigue — Méthode d'essai de propagation
de fissure en fatigue
Metallic materials — Fatigue testing — Fatigue crack growth method
Numéro de référence
ISO 12108:2002(F)
© ISO 2002
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 12108:2002(F)
PDF — Exonération de responsabilité

Le présent fichier PDF peut contenir des polices de caractères intégrées. Conformément aux conditions de licence d'Adobe, ce fichier peut

être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence autorisant

l'utilisation de ces polices et que celles-ci y soient installées. Lors du téléchargement de ce fichier, les parties concernées acceptent de fait la

responsabilité de ne pas enfreindre les conditions de licence d'Adobe. Le Secrétariat central de l'ISO décline toute responsabilité en la

matière.
Adobe est une marque déposée d'Adobe Systems Incorporated.

Les détails relatifs aux produits logiciels utilisés pour la création du présent fichier PDF sont disponibles dans la rubrique General Info du

fichier; les paramètres de création PDF ont été optimisés pour l'impression. Toutes les mesures ont été prises pour garantir l'exploitation de

ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation, veuillez en informer le

Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.
© ISO 2002

Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous

quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de

l'ISO à l'adresse ci-après ou au comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.

ISO copyright office
Case postale 56  CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.ch
Web www.iso.ch
Imprimé en Suisse
ii ISO 2002 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 12108:2002(F)
Sommaire Page

1 Domaine d'application ...................................................................................................................................... 1

2 Référence normative ........................................................................................................................................ 1

3 Termes et définitions ......................................................................................................................................... 1

4 Symboles et abréviations ................................................................................................................................. 3

5 Appareillage ...................................................................................................................................................... 5

6 Éprouvettes .................................................................................................................................................... 14

7 Mode opératoire ............................................................................................................................................. 23

8 Mesure de la longueur de la fissure ............................................................................................................... 28

9 Calculs ............................................................................................................................................................ 29

10 Rapport d'essai ............................................................................................................................................. 31

Bibliographie.......................................................................................................................................................... 39

ISO 2002 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 12108:2002(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de

normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux

comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité

technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison

avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique

internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.

Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour

vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres

votants.

L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire l'objet

de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas

avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.

La Norme internationale ISO 12108 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des

métaux, sous-comité SC 5, Essais de fatigue.
iv ISO 2002 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 12108:2002(F)
Introduction

La présente Norme internationale a pour objet de fournir des spécifications pour la génération de données relatives

à la vitesse de propagation de fissure en fatigue. Les résultats d'essai sont exprimés en termes de vitesse de

propagation de fissure en fatigue en fonction de la variation du facteur d'intensité de contrainte à fond de fissure,

[1]-[6]

∆K, telle que définie par la théorie de la mécanique élastique linéaire de la rupture . Exprimés en ces termes,

les résultats caractérisent la résistance d'un matériau à la propagation d'une fissure sous-critique dans des

conditions d'essai de charge cyclique. Cette résistance est indépendante de la géométrie en plan et de l'épaisseur

de l'éprouvette, dans les limites spécifiées dans l'article 6. Toutes les valeurs spécifiées sont données en unités

[7]
SI .

La présente Norme internationale décrit une méthode qui consiste à soumettre une éprouvette entaillée préfissurée

à une charge cyclique. La longueur de la fissure, aN, est mesurée en fonction du nombre de cycles écoulés, . La

vitesse de propagation de fissure en fatigue, da/dN, déterminée à partir des données rassemblées concernant la

relation entre la longueur de la fissure et les cycles de charge correspondants, est exprimée en fonction de la

variation du facteur d'intensité de contrainte, ∆K.

Les dimensions, l'épaisseur et la résistance mécanique des matériaux pouvant être soumis à cette méthode d'essai

ne sont limitées que dans la mesure où le matériau doit essentiellement rester dans son domaine d'élasticité

pendant les essais et où tout flambement est évité.

La taille des éprouvettes peut varier considérablement. Les dimensions en plan proportionnelles relatives à six

configurations standards sont présentées. Le choix d'une configuration particulière d'éprouvette peut être dicté par la

géométrie de la pièce réelle, par les conditions d'essai en compression ou par l'adaptation à un milieu d'essai

particulier. La taille de l'éprouvette est une variable qui dépend de la limite conventionnelle d'élasticité à 0,2 %du

matériau d'essai et du facteur d'intensité de contrainte maximum appliqué pendant l'essai.

L'épaisseur de l'éprouvette peut varier indépendamment des dimensions en plan, dans des limites définies, pourvu

qu'on évite une déformation plastique importante et qu'on ne rencontre pas de déformation hors plan ou de

flambement. II est possible d'utiliser n'importe quelle configuration d'éprouvette, autre que celles indiquées dans la

présente norme, à condition qu'il existe une expression établie d'étalonnage du facteur d'intensité de contrainte,

[9]-[11]
c'est-à-dire une fonction du facteur d'intensité de contrainte, g(a/W) .
[12], [13] [14], [15]

Les contraintes résiduelles , la fermeture de la fissure , l'épaisseur de l'éprouvette, la forme d'onde

cyclique, la fréquence et l'environnement, y compris la température, peuvent avoir une incidence marquée sur les

données de propagation de fissure en fatigue, mais ne sont en aucune manière répercutés dans le calcul de ∆K, et

il convient donc d'en tenir compte dans l'interprétation des résultats d'essai et de les notifier dans le rapport d'essai.

Il convient que tous les autres écarts par rapport à la présente méthode d'essai soient consignés dans le rapport

final en tant qu'exceptions à cette pratique.

Pour des vitesses de propagation de fissure supérieures à 10 mm/cycle, la dispersion habituelle des résultats

[16]

d'essai obtenus dans un seul laboratoire peut être, pour un ∆K donné, de l'ordre d'un facteur de deux . Pour des

vitesses de propagation de fissure inférieures à 10 mm/cycle, la dispersion des résultats du calcul da/dN peut

augmenter d'un facteur de 5 ou plus. Pour garantir une description correcte du comportement de da/dN en fonction

de ∆K pour un matériau, il est fortement recommandé de doubler les essais avec les mêmes paramètres d'essais.

II peut exister des conditions de fonctionnement dans lesquelles les données obtenues en faisant varier ∆K dans

[17]

des conditions de contrôle de K ou K constant peuvent être plus représentatives que les données

max moyen

générées dans des conditions de rapport de charge constant; ces autres modes opératoires d'essai ne relèvent

toutefois pas du domaine d'application de la présente pratique.
ISO 2002 – Tous droits réservés v
---------------------- Page: 5 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 12108:2002(F)
Matériaux métalliques — Essais de fatigue — Méthode d'essai de
propagation de fissure en fatigue
1 Domaine d'application

La présente Norme internationale décrit les essais permettant de déterminer la vitesse de propagation de fissure de

fatigue à partir du seuil de variation du facteur d'intensité de contrainte, ∆K , jusqu'à l'apparition d'une propagation

de fissure instable lorsque le facteur d'intensité de contrainte maximum se rapproche de la valeur K d'instabilité

max
[8]
contrôlée, telle que déterminée dans l'ISO 12737 .

La présente Norme internationale est principalement destinée à être utilisée pour l'évaluation de matériaux

métalliques isotropes soumis à des conditions de contrainte dans leur domaine d'élasticité linéaire, la charge n'étant

appliquée que perpendiculairement au plan de la fissure (condition de sollicitation de mode I) et le rapport de

contrainte, , R étant constant.
2Référence normative

Le document normatif suivant contient des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite, constituent des

dispositions valables pour la présente Norme internationale. Pour les références datées, les amendements ultérieurs

ou les révisions de cette publication ne s'appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes aux accords fondés sur la

présente Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer l'édition la plus récente du

document normatif indiqué ci-après. Pour les références non datées, la dernière édition du document normatif en

référence s'applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des Normes internationales en

vigueur.

ISO 4965:1979, Machines d'essai de fatigue par charge axiale — Étalonnage dynamique — Technique des jauges

de déformation
3 Termes et définitions

Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions suivants s'appliquent.

3.1
longueur de fissure

mesure linéaire d'une dimension principale en plan d'une fissure entre un plan de référence et le fond de la fissure,

également appelée taille de la fissure
3.2
cycles

la plus petite partie d'une fonction charge-temps ou contrainte-temps qui se répète périodiquement

NOTE Les termes cycle de fatigue, cycle de charge et cycle de contrainte sont utilisés indifféremment. La lettre N est utilisée

pour représenter le nombre de cycles de charge écoulés.
3.3
vitesse de propagation de fissure en fatigue
da/dN
augmentation de la longueur de la fissure par cycle de charge
ISO 2002 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 12108:2002(F)
3.4
charge maximale
max

charge ayant la plus forte valeur algébrique durant le cycle; une charge en traction étant positive et une charge en

compression étant négative
3.5
charge minimale
min

charge ayant la plus faible valeur algébrique durant le cycle; une charge en traction étant positive et une charge en

compression étant négative
3.6
variation de charge

différence algébrique entre la charge maximale et la charge minimale dans un cycle

∆F =F −F
max min
3.7
rapport de charge

rapport algébrique de la charge ou contrainte minimale à la charge ou contrainte maximale au cours d'un cycle

R =F /F
min max
NOTE Il est également appelé rapport de contrainte.
3.8
facteur d'intensité de contrainte

amplitude du champ de contrainte idéal à fond de fissure pour l'application d'une charge en mode ouverture à une

fissure contenue dans un corps soumis à une contrainte élastique linéaire uniforme, le mode ouverture d'une fissure

correspondant à l'application au corps d'une charge perpendiculaire aux faces de la fissure uniquement (condition

de contrainte en mode I)
3.9
facteur d'intensité de contrainte maximum
max

la plus forte valeur algébrique du facteur d'intensité de contrainte au cours d'un cycle, correspondant à F

max
3.10
facteur d'intensité de contrainte minimum
min

la plus faible valeur algébrique du facteur d'intensité de contrainte au cours d'un cycle, correspondant à F

min

NOTE Cette définition reste la même, que la charge minimale soit une charge en traction ou une charge en compression. Pour

un rapport de charge négatif (R< 0), il existe une autre définition couramment utilisée pour le facteur d'intensité de contrainte

minimum, . Voir 3.11.
K = 0
min
3.11
variation du facteur d'intensité de contrainte

différence algébrique entre le facteur d'intensité de contrainte maximum et le facteur d'intensité de contrainte

minimum au cours d'un cycle
∆K =K −K
max min
2 ISO 2002 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 12108:2002(F)

NOTE Les variables de charge ∆KR, et K sont liées de la manière suivante: ∆K=(1−R)K . Pour un rapport de

max max

charge négatif (R< 0), il existe une autre définition couramment utilisée pour la variation du facteur d'intensité de contrainte,

∆K =K . Voir 3.10 et 10.6.
max
3.12
seuil de propagation de fissure en fatigue
valeur asymptotique de ∆K pour laquelle da/dN tend vers 0

NOTE Pour la plupart des matériaux, le seuil de propagation de fissure est défini comme la variation du facteur d'intensité de

contrainte qui correspond à une vitesse de propagation de fissure de 10 mm/cycle. Lors de la consignation de ∆K , la plus

faible décade correspondante des valeurs de da/dN utilisées dans sa détermination doit également être consignée.

3.13
gradient normalisé de K
C=(1/K) dK/da

vitesse relative d'évolution de Ka avec l'augmentation de la longueur de la fissure,

C = 1/K(dK/da)= 1/K (dK /da)= 1/K (dK /da)= 1/∆K(d∆K/da)
max max min min
3.14
essai à Kdécroissant
essai au cours duquel la valeur du gradient normalisé, CK, de est négative

NOTE Un essai à Kdécroissant est conduit en réduisant le facteur d'intensité de contrainte soit en continu, soit par une série de

paliers au fur et à mesure que la fissure se propage.
3.15
essai à Kcroissant
essai au cours duquel la valeur de C est positive

NOTE Pour les éprouvettes standards, une amplitude de charge constante conduit à un essai à KC croissant où la valeur de

est positive et croissante.
3.16
fonction du facteur d'intensité de contrainte
g(a/W)

expression mathématique, basée sur des résultats expérimentaux, numériques ou analytiques, qui relie le facteur

d'intensité de contrainte à la charge et à la longueur de la fissure pour une configuration spécifique de l'éprouvette

4 Symboles et abréviations
4.1 Symboles
Voir Tableau 1
Tableau 1 — Symboles et leurs désignations
Symbole Désignation Unités
Chargement
CKGradient normalisé de mm
E Module d’élasticité en traction MPa
F Charge kN
F Charge maximale kN
max
F Charge minimale kN
min
∆F Variation de charge kN
1/2
K Facteur d’intensité de contrainte MPa·m
ISO 2002 – Tous droits réservés 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 12108:2002(F)
Tableau 1 — Symboles et leurs désignations (suite)
Symbole Désignation Unités
1/2
K Facteur d’intensité de contrainte maximum MPa·m
max
1/2
K Facteur d’intensité de contrainte minimum MPa·m
min
1/2
∆K Variation du facteur d’intensité de contrainte MPa·m
1/2
∆K Variation initiale du facteur d’intensité de contrainte MPa·m
1/2
∆K Seuil de variation du facteur d’intensité de contrainte MPa·m
N Nombre de cycles 1
R Rapport de charge ou rapport de contrainte 1
R Résistance à la traction à la température d’essai MPa
R Limite conventionnelle d’élasticité à 0,2 % à la température d’essai MPa
p0,2
Géométrie

Longueur ou taille de la fissure mesurée entre le plan de référence et le fond de

a mm
fissure
a Longueur de correction de courbure du front de fissure mm
cor
a Longueur de la fissure de fatigue mesurée à partir du fond de l’entaille mm
fat
a Longueur de l’entaille usinée mm
a Longueur de la préfissure mm
B Épaisseur de l’éprouvette mm
Diamètre du trou pour une éprouvette CT, SENT ou CCT; diamètre des appuis pour
D mm
les éprouvettes de flexion
g(a/W) Fonction du facteur d’intensité de contrainte 1
h Hauteur de l’entaille mm
Largeur de l’éprouvette, distance entre le plan de référence et le bord de
W mm
l’éprouvette
(W −a) Ligament minimum (non fissuré) mm
Propagation de fissure
da/dN Vitesse de propagation de fissure de fatigue mm/cycle
∆a Variation de la longueur de la fissure; extension de la fissure mm
4.2 Abréviations pour l'identification de l'éprouvette
CT Traction compacte
CCT Traction à entaille centrale
SENT Traction à entaille latérale
SENB3 Flexion trois points à entaille latérale
SENB4 Flexion quatre points à entaille latérale
SENB8 Flexion huit points à entaille latérale
4 ISO 2002 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 12108:2002(F)
5 Appareillage
5.1 Machine d'essai
5.1.1 Généralités

La machine d'essai ne doit pas avoir d'à-coups à la mise en route, ni de rattrapage de jeu au passage à zéro de

l'effort. La variation de la charge maximale d'un cycle à l'autre pendant la préfissuration doit être inférieure à ±5%

et doit être maintenue à ±2% de la charge maximale requise pendant l'essai; ∆F doit également être maintenue

dans la plage requise, à ±2%, pendant l'essai. Une vue d'ensemble pratique des machines d'essai et de

[33], [34]
l'instrumentation est présentée dans les références .
5.1.2 Alignement de la machine d'essai

II est important de porter une attention particulière à l'alignement de la machine d'essai ainsi qu'à l'usinage et à

l'installation du système d'amarrage dans la machine d'essai.

Pour des essais en traction-compression, il convient que la longueur du système de chargement soit aussi courte et

rigide que possible. II convient d'utiliser des articulations sans rotation pour minimiser les mouvements en dehors de

l'axe.

L'asymétrie du front de fissure est une indication d'un défaut d'alignement, une éprouvette équipée de jauges de

déformation similaire à la pièce soumise à essai peut être utilisée pour aligner le système de chargement et pour

minimiser une distribution non symétrique des contraintes et/ou pour ramener la contrainte de flexion à moins de

5%.
5.1.3 Système de mesurage de la charge

L'exactitude du système de mesurage de la charge doit être vérifiée périodiquement dans la machine d'essai.

L'étalonnage du capteur de charge doit pouvoir être raccordé à un organisme national de métrologie. Le système de

mesurage de la charge doit être conçu pour des essais de fatigue en traction et en compression et présenter une

grande rigidité axiale et latérale. La charge indiquée, telle qu'enregistrée en tant que donnée de sortie de l'ordinateur

dans un système automatisé ou du dispositif d'enregistrement de sortie finale dans un système non informatisé, doit

se situer dans la plage de variation admissible par rapport à la charge réelle. La capacité du capteur de charge doit

être suffisante pour couvrir la plage de charge mesurée pendant un essai. Des erreurs supérieures à de la

différence entre les charges d'essai minimale et maximale mesurées ne sont pas acceptables.

Le système de mesurage de la charge doit être compensé en température, et ne doit pas présenter une dérive du

zéro supérieure à 0,002 % de la pleine échelle, ni une variation de sensibilité supérieure à 0,002 % de la pleine

échelle pour 1 C. Pendant des essais à des températures élevées ou à des températures cryogéniques, le système

de mesurage de la charge doit être muni d'un écran et d'une compensation thermiques appropriés afin d'être utilisé

dans son domaine de compensation.
5.2 Compteur de cycles

Un dispositif numérique précis est indispensable pour compter le nombre de cycles de charge écoulés; une horloge

doit être utilisée uniquement pour vérifier l'exactitude du compteur. II est préférable de comptabiliser individuellement

chaque cycle de charge. Toutefois, lorsque la vitesse de propagation de fissure est inférieure à 10 mm/cycle, il est

permis de comptabiliser les cycles par incrément de dix cycles.
5.3 Mors et accessoires d'amarrage pour éprouvettes CT

La charge est transmise à l'éprouvette CT par des raccords goupillés. Le choix de cette éprouvette et de cette

configuration d'amarrage nécessite des conditions d'essai en traction pure uniquement. La Figure1 montre

l'ensemble chape et goupille correspondante utilisé à la fois à la partie supérieure et à la partie inférieure d'une

ISO 2002 – Tous droits réservés 5
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 12108:2002(F)

éprouvette CT pour appliquer la charge perpendiculairement à l'entaille mécanique initiale et au plan de la fissure.

Les dimensions suggérées sont exprimées en fonction de la largeur, WB, ou de l'épaisseur, , de l'éprouvette, car

ces dimensions peuvent varier indépendamment dans les limites spécifiées à l'article 6. Les trous de goupille ont un

jeu important par rapport au diamètre de la goupille, de 0,2W au minimum, afin de minimiser la résistance à la

rotation dans le plan de l'éprouvette et de la goupille, responsable d'une non-linéarité de la réponse en charge en

[35]

fonction du déplacement . Une plage de fini de surface de 0,8µm à 1,6µmest suggérée pour la surface des mors

d'amarrage. Avec cette configuration à mors et goupille, les matériaux ayant une faible limite conventionnelle

d'élasticité peuvent subir une déformation plastique au niveau du trou de la goupille; de la même manière, lors

d'essais de matériaux ayant une résistance mécanique élevée et/ou lorsque le déplacement de la chape est

supérieur à 1,05B, une goupille plus rigide, c'est-à-dire ayant un diamètre supérieur à , 0,225Wpeut être requise.

Une autre méthode pour éviter une déformation plastique consiste à utiliser un trou de chape à fond plat avec un

diamètre de goupille égal à 0,24W . Tout acier pouvant subir un traitement thermique lui permettant d’atteindre une

limite conventionnelle d'élasticité à 0,2 % de 1 000 MPa, et qui est utilisé pour la fabrication de chapes, aura

généralement une résistance mécanique appropriée et une résistance convenable à l'usure de contact, au grippage

et à la fatigue.

Outre un jeu important des trous de goupille, les surfaces de contact doivent être préparées de manière à minimiser

le frottement qui pourrait invalider l'expression d'étalonnage de K prévue. II a été démontré que l'utilisation de

lubrifiants et de graisses de viscosité élevée entraîne une hystérésis dans la réponse en charge en fonction du

déplacement et ils ne sont pas recommandés si des mesures de complaisance sont requises.

5.4 Mors et accessoires d'amarrage pour éprouvettes CCT/SENT
5.4.1 Généralités

La charge peut être transmise aux éprouvettes CCT et SENT par des raccords goupillés et/ou des mors de serrage

par frottement. Le type d'amarrage utilisé pour les éprouvettes CCT et SENT dépend de la largeur de l'éprouvette et

du type de condition d'essai, à savoir un essai en traction pure ou un essai en traction-compression. La longueur

maximale de référence de l'éprouvette CCT varie en fonction de la configuration d'amarrage et doit permettre une

distribution uniforme des contraintes dans la longueur de référence pendant l'essai.

L'équation(6) n'est applicable que pour une éprouvette SENT ayant une seule extrémité goupillée, comme

représenté à la Figure 2. L'éprouvette SENT à extrémité goupillée de la Figure 2 n'est adaptée qu'à des conditions

d'essai en traction pure.

L'équation (7) est applicable à une éprouvette SENT à extrémités bridées et est adaptée pour des conditions de

charge en traction et en compression. Pour l'éprouvette SENT à extrémités bridées, les mors doivent être

suffisamment rigides pour empêcher toute rotation des extrémités de l'éprouvette et tout déplacement latéral du plan

de la fissure; la présence de l'une ou l'autre de ces conditions introduit une erreur dans le calcul du facteur d'intensité

[29]
de contrainte .
6 ISO 2002 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 12108:2002(F)
Valeurs de rugosité de surface en micromètres
Légende
1 Étrier
2 Goupille

NOTE Pour des matériaux ayant une résistance mécanique élevée ou pour de grands déplacements de la goupille, la goupille

0,24W

doit être renforcée en augmentant son diamètre à et en utilisant des trous à méplat.

Filetage pour l’amarrage de la tige de chargement.
Diamètre sur toute la largeur de l’étrier.

Ces surfaces doivent, selon le cas, être perpendiculaires ou parallèles à 0,05Wprès.

Figure 1 — Assemblage à étrier et goupille pour l’amarrage d’une éprouvette CT
ISO 2002 – Tous droits réservés 7
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 12108:2002(F)
Valeurs de rugosité de surface en micromètres
NOTE 1 L’entaille usinée doit être centrée à .± 0,005W
NOTE 2 Les surfaces doivent être parallèles ou perpendiculaires à .± 0,002W

NOTE 3 La longueur de la fissure est mesurée à partir du plan de chargement de référence contenant l’entaille en V.

NOTE 4 Éprouvette recommandée pour une sollicitation en traction du fond de l’entaille, pour un rapport de charge R> 0

uniquement.
D =W/3
Pour le détail de l’entaille, voir Figure 12.
Plan de référence.
Épaisseur recommandée.
Figure 2 —Éprouvette standard de traction à entaille latérale, SENT
5.4.2 Essais en traction pure d'une d'éprouvette CCT

Pour des essais en traction pure effectués sur une éprouvette ayant une largeur de 2W , inférieure à , 75 mmtelle

que représentée à la Figure 3, une chape associée à une seule goupille de chargement constitue un dispositif

d'amarrage acceptable à condition que la longueur de référence de l'éprouvette, définie ici comme la distance entre

les axes des trous de goupille, soit au moins égale à 6W . Des rondelles peuvent s'avérer utiles pour empêcher toute

fatigue de contact au niveau du trou de goupille de l'éprouvette. Une autre mesure pouvant être prise pour empêcher

l'amorce d'une fissure au niveau des trous de goupille consiste à souder ou coller des plaques ou pattes de renfort

sur la zone d'amarrage, en particulier lors d'essais sur des matériaux très minces. Réduire la section d'essai en

largeur pour former une éprouvette ayant la forme d'un «os» est une autre mesure pouvant être adoptée pour

empêcher une rupture au niveau des trous de goupille; dans ce cas, la longueur de référence est définie comme la

section de largeur uniforme et doit avoir une longueur au moins égale à .3,4W

Pour des essais en traction pure effectués sur une éprouvette ayant une largeur supérieure à , 75 mmil est

recommandé de répartir la charge sur toute la largeur de l'éprouvette à l'aide de plusieurs trous de goupille. Une

surface de serrage striée au niveau de l'interface éprouvette-mors augmente la charge qui peut être transmise. Avec

cette configuration d'application de la charge, la longueur de référence mesurée entre les rangées de trous de

goupilles les plus à l'intérieur doit être au moins égale à 3W .
8 ISO 2002 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 12108:2002(F)
Valeurs de rugosité de surface en micromètres
NOTE 1 L’entaille usinée doit être centrée à .± 0,002W
NOTE 2 Les faces doivent être parallèles à .± 0,05 mm/mm
NOTE 3 Les deux faces ne doivent pas s’écarter du plan de plus de 0,05 mm.

NOTE 4 La longueur de la fissure est mesurée à partir du plan de référence déterminé par l’axe longitudinal.

NOTE 5 Le système de chargement à chape et goupille ne convient pas pour un rapport de charge R< 0.

NOTE 6 Des systèmes d’amarrage particuliers peuvent être utilisés pour un rapport de charge R< 0 tel que celui représenté

à la Figure 4.
Pour le détail de l’entaille, voir Figure 12.
D = 2W/3.
Plan de référence.

Figure 3 —Éprouvette standard de traction à entaille centrale et extrémités goupillées, CCT pour

2W � 75 mm
5.4.3 Essais en traction-compression d'une éprouvette CCT

Une configuration d'amarrage sans jeu doit être utilisée pour les essais en traction-compression de l'éprouvette CCT.

II est possible d'utiliser divers mors à coins pneumatiques et h
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.