ISO 376:2011

Metallic materials — Calibration of force-proving instruments used for the verification of uniaxial testing machines

ISO 376:2011 specifies a method for the calibration of force-proving instruments used for the static verification of uniaxial testing machines (e.g. tension/compression testing machines) and describes a procedure for the classification of these instruments. It is applicable to force-proving instruments in which the force is determined by measuring the elastic deformation of a loaded member or a quantity which is proportional to it.

Matériaux métalliques — Étalonnage des instruments de mesure de force utilisés pour la vérification des machines d'essais uniaxiaux

L'ISO 376:2011 spécifie une méthode d'étalonnage des instruments de mesure de force utilisés pour la vérification statique des machines d'essais uniaxiaux (par exemple machines d'essai de traction/compression) et décrit une procédure de classification de ces instruments. Elle s'applique aux instruments de mesure de force dans lesquels la force est déterminée par la mesure de la déformation élastique d'un élément chargé ou d'une grandeur proportionnelle à celle-ci.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 06-Jun-2011
• ICS: 77.040.10 - Mechanical testing of metals
• Technical Committee: ISO/TC 164/SC 1 - Uniaxial testing
• Drafting Committee: ISO/TC 164/SC 1 - Uniaxial testing
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Start Date: 10-Oct-2023
• Completion Date: 24-May-2025

Relations

• Revises: ISO 376:2004 - Metallic materials — Calibration of force-proving instruments used for the verification of uniaxial testing machines
• Effective Date: 15-Apr-2008

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 376
Fourth edition
2011-06-15
Metallic materials — Calibration of force-
proving instruments used for the
verification of uniaxial testing machines
Matériaux métalliques — Étalonnage des instruments de mesure de
force utilisés pour la vérification des machines d'essais uniaxiaux

Reference number
©
ISO 2011
©  ISO 2011
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .1
4 Symbols and their designations .1
5 Principle.2
6 Characteristics of force-proving instruments .3
7 Calibration of the force-proving instrument.3
8 Classification of the force-proving instrument .8
9 Use of calibrated force-proving instruments.10
Annex A (informative) Example of dimensions of force transducers and corresponding loading
fittings.11
Annex B (informative) Additional information .18
Annex C (informative) Measurement uncertainty of the calibration and subsequent use of the
force-proving instrument.21
Bibliography.30

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 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. 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 document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 376 was prepared by Technical Committee ISO/TC 164, Mechanical testing of metals, Subcommittee
SC 1, Uniaxial testing.
This fourth edition cancels and replaces the third edition (ISO 376:2004), which has been technically revised
(for details, see the introduction).
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Introduction
An ISO/TC 164/SC 1 working group has developed procedures for determining the measurement uncertainty
of force-proving instruments, and these procedures have been added to this fourth edition as a new annex
(Annex C).
In addition, this fourth edition allows the calibration to be performed in two ways:
⎯ with reversible measurement for force-proving instruments which are going to be used with increasing
and decreasing forces;
⎯ without reversible measurement for force-proving instruments which are going to be used only with
increasing forces.
In the first case, i.e. when the force-proving instrument is going to be used for reversible measurements, the
calibration has to be performed with increasing and decreasing forces to determine the hysteresis of the force-
proving instrument. In this case, there is no need to perform a creep test.
In the second case, i.e. when the force-proving instrument is not going to be used for reversible
measurements, the calibration is performed with increasing forces only but, in addition, a creep test has to be
performed. In this case, there is no need to determine the hysteresis.

INTERNATIONAL STANDARD ISO 376:2011(E)

Metallic materials — Calibration of force-proving instruments
used for the verification of uniaxial testing machines
1 Scope
This International Standard specifies a method for the calibration of force-proving instruments used for the
static verification of uniaxial testing machines (e.g. tension/compression testing machines) and describes a
procedure for the classification of these instruments.
This International Standard is applicable to force-proving instruments in which the force is determined by
measuring the elastic deformation of a loaded member or a quantity which is proportional to it.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
force-proving instrument
whole assembly from the force transducer through to, and including, the indicator
4 Symbols and their designations
Symbols and their designations are given in Table 1.
Table 1 — Symbols and their designations
Symbol Unit Designation
b % Relative reproducibility error with rotation
b′ % Relative repeatability error without rotation
c % Relative creep error
F N Maximum capacity of the transducer
f
F N Maximum calibration force
N
f % Relative interpolation error
c
f % Relative zero error
a
i — Reading on the indicator after removal of force
f
a
i — Reading on the indicator before application of force
o
a
i — Reading on the indicator 30 s after application or removal of the maximum calibration force
a
i — Reading on the indicator 300 s after application or removal of the maximum calibration force
r N Resolution of the indicator
v % Relative reversibility error of the force-proving instrument
X — Deflection with increasing test force
X — Computed value of deflection
a
X ′ — Deflection with decreasing test force
X — Maximum deflection from runs 1, 3 and 5
max
X — Minimum deflection from runs 1, 3 and 5
min
X — Deflection corresponding to the maximum calibration force
N
X — Average value of the deflections with rotation
r
X — Average value of the deflections without rotation
wr
a
Reading value corresponding to the deflection.
5 Principle
Calibration consists of applying precisely known forces to the force transducer and recording the data from the
indicator, which is considered an integral part of the force-proving instrument.
When an electrical measurement is made, the indicator may be replaced by another indicator and the force-
proving instrument need not be recalibrated provided the following conditions are fulfilled.
a) The original and replacement indicators have calibration certificates, traceable to national standards,
which give the results of calibration in terms of electrical base units (volt, ampere). The replacement
indicator shall be calibrated over a range equal to or greater than the range for which it is used with the
force-proving instrument, and the resolution of the replacement indicator shall be at least equal to the
resolution of the original indicator when it is used with the force-proving instrument.
b) The units and excitation source of the replacement indicator should be respectively of the same quantity
(e.g. 5 V, 10 V) and type (e.g. AC or DC carrier frequency).
c) The uncertainty of each indicator (both the original and the replacement indicators) shall not significantly
influence the uncertainty of the whole force-proving instrument assembly. It is recommended that the
uncertainty of the replacement indicator be no greater than 1/3 of the uncertainty of the entire system
(see C.2.11).
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6 Characteristics of force-proving instruments
6.1 Identification of the force-proving instrument
All the elements of the force-proving instrument (including the cables for electrical connection) shall be
individually and uniquely identified, e.g. by the name of the manufacturer, the model and the serial number.
For the force transducer, the maximum working force shall be indicated.
6.2 Application of force
The force transducer and its loading fittings shall be designed so as to ensure axial application of force,
whether in tension or compression.
Examples of loading fittings are given in Annex A.
6.3 Measurement of deflection
Measurement of the deflection of the loaded member of the force transducer may be carried out by
mechanical, electrical, optical or other means with adequate accuracy and stability.
The type and the quality of the deflection measuring system determine whether the force-proving instrument is
classified only for specific calibration forces or for interpolation (see Clause 7).
Generally, the use of force-proving instruments with dial gauges as a means of measuring the deflection is
limited to the forces for which the instruments have been calibrated. The dial gauge, if used over a long travel,
may contain large localized periodic errors which produce an uncertainty too great to permit interpolation
between calibration forces. The dial gauge may be used for interpolation if its periodic error has a negligible
influence on the interpolation error of the force-proving instrument.
7 Calibration of the force-proving instrument
7.1 General
7.1.1 Preliminary measures
Before undertaking the calibration of the force-proving instrument, ensure that this instrument is able to be
calibrated. This can be done by means of preliminary tests such as those defined below and given as
examples.
7.1.2 Overloading test
This optional test is described in Clause B.1.
7.1.3 Verification relating to application of forces
Ensure
⎯ that the attachment system of the force-proving instrument allows axial application of the force when the
instrument is used for tensile testing;
⎯ that there is no interaction between the force transducer and its support on the calibration machine when
the instrument is used for compression testing.
Clause B.2 gives an example of a method that can be used.
NOTE Other tests can be used, e.g. a test using a flat-based transducer with a spherical button or upper bearing
surface.
7.1.4 Variable voltage test
This test is left to the discretion of the calibration service. For force-proving instruments requiring an electrical
supply, verify that a variation of ±10 % of the line voltage has no significant effect. This verification can be
carried out by means of a force transducer simulator or by another appropriate method.
7.2 Resolution of the indicator
7.2.1 Analogue scale
The thickness of the graduation marks on the scale shall be uniform and the width of the pointer shall be
approximately equal to the width of a graduation mark.
The resolution, r, of the indicator shall be obtained from the ratio between the width of the pointer and the
centre-to-centre distance between two adjacent scale graduation marks (scale interval), the recommended
ratios being 1:2, 1:5 or 1:10, a spacing of 1,25 mm or greater being required for the estimation of a tenth of the
division on the scale.
A vernier scale of dimensions appropriate to the analogue scale may be used to allow direct fractional reading
of the instrument scale division.
7.2.2 Digital scale
The resolution is considered to be one increment of the last active number on the numerical indicator.
7.2.3 Variation of readings
If the readings fluctuate by more than the value previously calculated for the resolution (with no force applied
to the instrument), the resolution shall be deemed to be equal to half the range of fluctuation.
7.2.4 Units
The resolution, r, shall be converted to units of force.
7.3 Minimum force
Taking into consideration the accuracy with which the deflection of the instrument can be read during
calibration or during its
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 376
Quatrième édition
2011-06-15
Matériaux métalliques — Étalonnage des
instruments de mesure de force utilisés
pour la vérification des machines
d'essais uniaxiaux
Metallic materials — Calibration of force-proving instruments used for
the verification of uniaxial testing machines

Numéro de référence
©
ISO 2011
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Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes et définitions .1
4 Symboles et leur désignation .1
5 Principe.2
6 Caractéristiques des instruments de mesure de force .3
7 Étalonnage de l'instrument de mesure de force .3
8 Classification de l'instrument de mesure de force .8
9 Utilisation des instruments de mesure de force étalonnés .10
Annexe A (informative) Exemple de dimensions de capteurs de force et de dispositifs de
chargement correspondants.11
Annexe B (informative) Informations complémentaires .18
Annexe C (informative) Incertitude de mesure de l'étalonnage et utilisation ultérieure
de l'instrument de mesure de force.21
Bibliographie.30

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 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. 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 du présent document 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.
L'ISO 376 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des métaux, sous-comité
SC 1, Essais uniaxiaux.
Cette quatrième édition annule et remplace la troisième édition (ISO 376:2004), qui a fait l'objet d'une révision
technique (pour plus de détails, voir l'Introduction).
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Introduction
Un groupe de travail ISO/TC 164/SC 1 a développé des modes opératoires pour la détermination de
l'incertitude de mesure des instruments de mesure de force; ces modes opératoires ont été ajoutés à cette
quatrième édition, en tant que nouvelle annexe (Annexe C).
En outre, cette quatrième édition permet la réalisation de l'étalonnage de deux manières:
⎯ avec un mesurage réversible pour les instruments de mesure de force destinés à être utilisés avec des
forces croissantes et décroissantes;
⎯ sans mesurage réversible pour les instruments de mesure de force destinés à être utilisés uniquement
pour des forces croissantes.
Dans le premier cas, c'est-à-dire lorsque les instruments de mesure de force sont destinés à être utilisés pour
des mesurages réversibles, l'étalonnage doit être réalisé avec des forces croissantes et des forces
décroissantes, pour déterminer l'hystérésis de l'instrument de mesure de force. Dans ce cas, il n'est pas
nécessaire de réaliser un essai de fluage.
Dans le second cas, c'est-à-dire lorsque les instruments de mesure de force ne sont pas destinés à être
utilisés pour des mesures réversibles, l'étalonnage est effectué uniquement avec des forces croissantes, mais,
en complément, un essai de fluage doit être réalisé. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de déterminer
l'hystérésis.
NORME INTERNATIONALE ISO 376:2011(F)

Matériaux métalliques — Étalonnage des instruments de
mesure de force utilisés pour la vérification des machines
d'essais uniaxiaux
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie une méthode d'étalonnage des instruments de mesure de force
utilisés pour la vérification statique des machines d'essais uniaxiaux (par exemple machines d'essai de
traction/compression) et décrit une procédure de classification de ces instruments.
La présente Norme internationale s'applique aux instruments de mesure de force dans lesquels la force est
déterminée par la mesure de la déformation élastique d'un élément chargé ou d'une grandeur proportionnelle
à celle-ci.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO/CEI 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d'étalonnages et d'essais
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
instrument de mesure de force
ensemble complet allant du capteur de force jusqu'à, et y compris, l'appareil indicateur
4 Symboles et leur désignation
Les symboles et leur désignation sont donnés dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Symboles et leur désignation
Symbole Unité Désignation
b % Erreur relative de reproductibilité avec rotation
b′ % Erreur relative de répétabilité sans rotation
c % Erreur relative de fluage
F N Capacité maximale du capteur
f
F N Force maximale d'étalonnage
N
f % Erreur relative d'interpolation
c
f % Erreur relative du zéro
a
i — Indication lue sur l'appareil indicateur après suppression de la force
f
a
i — Indication lue sur l'appareil indicateur avant application de la force
o
a
Indication lue sur l'appareil indicateur 30 s après application ou retrait de la force maximale
i —
d'étalonnage
a
Indication lue sur l'appareil indicateur 300 s après application ou retrait de la force
i —
maximale d'étalonnage
r N Résolution de l'appareil indicateur
v % Erreur relative de réversibilité de l'instrument de mesure de force
X — Déformation sous force d'essai croissante
X — Valeur calculée de la déformation
a
X ′ — Déformation sous force d'essai décroissante
X — Déformation maximale pour les séries de mesures 1, 3 et 5
max
X — Déformation minimale pour les séries de mesures 1, 3 et 5
min
X — Déformation correspondant à la force maximale d'étalonnage
N
X — Valeur moyenne des déformations avec rotation
r
X — Valeur moyenne des déformations sans rotation
wr
a
Valeur de l'indication correspondant à la déformation.
5 Principe
L'étalonnage consiste à appliquer des forces connues avec précision au capteur de force et à enregistrer les
indications de l'appareil indicateur, qui est considéré comme une partie intégrante de l'instrument de mesure
de force.
Dans le cas d'une mesure électrique, l'appareil indicateur peut être remplacé par un autre indicateur, et il n'est
pas nécessaire de réétalonner l'instrument de mesure de force si les conditions suivantes sont remplies.
a) L'appareil indicateur initial et l'appareil indicateur de remplacement possèdent des certificats d'étalonnage,
raccordables aux étalons nationaux, et qui donnent les résultats de l'étalonnage en termes d'unités
électriques de base (volt, ampère). L'appareil indicateur de remplacement doit être étalonné pour un
intervalle identique à, ou plus grand que, l'intervalle pour lequel il est utilisé avec l'instrument de mesure
de force et la résolution de l'appareil indicateur de remplacement doit être au moins égale à la résolution
de l'appareil indicateur initial lorsqu'il est utilisé avec l'instrument de mesure de force.
b) Il convient que les unités et la source d'alimentation de l'appareil indicateur de remplacement soient
respectivement de la même quantité (par exemple 5 V, 10 V) et du même type (par exemple fréquence
porteuse en courant alternatif ou en courant continu).
c) L'incertitude de chaque appareil indicateur (appareils indicateurs initial et de remplacement) ne doit pas
influencer significativement l'incertitude de l'ensemble complet de l'instrument de mesure de force. Il est
recommandé que l'incertitude de l'appareil indicateur de remplacement ne soit pas supérieure au 1/3 de
l'incertitude du système complet (voir C.2.11).
2 © ISO 2011 – Tous droits réservés

6 Caractéristiques des instruments de mesure de force
6.1 Identification de l'instrument de mesure de force
Tous les éléments de l'instrument de mesure de force (y compris les câbles de liaison électrique) doivent être
identifiés de façon individuelle et unique, par exemple par le nom du constructeur, le type et le numéro de
série. Pour le capteur de force, la force maximale d'utilisation doit être mentionnée.
6.2 Application de la force
Le capteur de force et ses dispositifs de chargement doivent être conçus de façon à permettre une application
axiale de la force, que ce soit en traction ou en compression.
Des exemples de dispositifs de chargement sont donnés dans l'Annexe A.
6.3 Mesurage de la déformation
Le mesurage de la déformation de l'élément chargé du capteur de force peut être fait par des moyens
mécaniques, électriques, optiques ou autres, d'une exactitude et d'une stabilité appropriées.
Le type et la qualité du système de mesure de la déformation déterminent si l'instrument de mesure de force
est classé uniquement pour des forces d'étalonnage spécifiques ou pour l'interpolation (voir Article 7).
En général, l'utilisation des instruments de mesure de force à comparateurs pour la mesure de la déformation
est limitée aux forces pour lesquelles les instruments ont été étalonnés. Le comparateur, s'il est utilisé sur une
grande course, peut comporter de grandes erreurs périodiques localisées qui engendrent une incertitude trop
grande pour permettre une interpolation entre les forces d'étalonnage. Le comparateur peut être utilisé pour
l'interpolation à condition que son erreur périodique ait une influence négligeable sur l'erreur d'interpolation de
l'instrument de mesure de force.
7 Étalonnage de l'instrument de mesure de force
7.1 Généralités
7.1.1 Mesures préliminaires
Avant d'entreprendre l'étalonnage de l'instrument de mesure de force, s'assurer que cet instrument est apte à
être étalonné. Cela peut être fait à l'aide d'essais préliminaires tels que ceux définis ci-après et donnés à titre
d'exemples.
7.1.2 Essai de surcharge
Cet essai facultatif est décrit en B.1.
7.1.3 Vérification relative à l'application des forces
S'assurer
⎯ que le système de couplage de l'instrument de mesure de force permet une application axiale de la force
dans le cas où l'instrument est utilisé pour des essais de traction;
⎯ qu'il n'y a pas d'interaction entre le capteur de force et son appui sur le banc d'étalonnage dans le cas où
l'instrument est utilisé pour des essais de compression.
Un exemple de méthode pouvant être utilisée est donné en B.2.
NOTE D'autres essais peuvent être utilisés, par exemple un essai utilisant un capteur à embase plane avec une
rotule ou une surface supérieure d'appui sphérique.
7.1.4 Essai sous tension variable
Cet essai est laissé au choix du service d'étalonnage. Pour les instruments de mesure de force nécessitant
une source d'alimentation électrique, vérifier qu'une variation de ±10 % de la tension nominale du secteur n'a
pas d'effet significatif. Cette vérification peut être faite au moyen d'un simulateur du capteur de force ou par
une autre méthode appropriée.
7.2 Résolution de l'appareil indicat
...