ISO 12737:2010

Metallic materials — Determination of plane-strain fracture toughness

ISO 12737:2010 specifies the ISO method for determining the plane-strain fracture toughness of homogeneous metallic materials using a specimen that is notched and precracked by fatigue, and subjected to slowly increasing crack displacement force.

Matériaux métalliques — Détermination du facteur d'intensité de contrainte critique

L'ISO 12737:2010 spécifie une méthode permettant de déterminer le facteur d'intensité de contrainte critique des matériaux métalliques homogènes sur une éprouvette entaillée et préfissurée par fatigue puis soumise à un écartement lent des lèvres de la fissure.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 30-Nov-2010
• Withdrawal Date: 30-Nov-2010
• ICS: 77.040.10 - Mechanical testing of metals
• Technical Committee: ISO/TC 164/SC 4 - Fatigue, fracture and toughness testing
• Drafting Committee: ISO/TC 164/SC 4 - Fatigue, fracture and toughness testing
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Completion Date: 20-Mar-2012

Relations

• Revises: ISO 12737:2005 - Metallic materials — Determination of plane-strain fracture toughness
• Effective Date: 23-Jan-2010

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 12737
Third edition
2010-12-15


Metallic materials — Determination
of plane-strain fracture toughness
Matériaux métalliques — Détermination du facteur d'intensité
de contrainte critique





Reference number
ISO 12737:2010(E)
©
ISO 2010

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 12737:2010(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.


COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT


©  ISO 2010
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 [e-mail]
Web www.iso.org
Published in Switzerland

ii © ISO 2010 – All rights reserved

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 12737:2010(E)
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .1
4 Symbols and designations.2
5 Principle .2
6 Apparatus.4
6.1 Testing machine and force measurement .4
6.2 Fatigue cracking machine .4
6.3 Displacement gauge.4
6.4 Testing fixtures.4
7 Test specimen size, configuration and preparation .5
7.1 Specimen size.5
7.2 Recommended specimen proportions.5
7.2.1 Recommended specimens .5
7.2.2 Alternative proportions.5
7.2.3 Alternative specimen configurations .5
7.2.4 Fatigue-crack starter notch .5
7.3 Specimen preparation and fatigue precracking.5
7.3.1 Material condition.5
7.3.2 Crack-plane orientation .7
7.3.3 Machining.7
7.3.4 Fatigue precracking .7
8 Procedure.8
8.1 Specimen measurement .8
8.2 Specimen test temperature .8
8.3 Fixture measurements for bend specimen.8
9 Test procedure.8
10 Calculation and interpretation of results .9
10.1 General .9
10.2 Residual stresses.9
11 Test report.9
Annex A (normative) Fatigue precracking of K fracture toughness specimens.11
Ic
Annex B (normative) Bend specimen.12
Annex C (normative) Compact specimen.14
Annex D (informative) Test fixtures .16
Bibliography.18

© ISO 2010 – All rights reserved iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 12737:2010(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 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 12737 was prepared by Technical Committee ISO/TC 164, Mechanical testing of metals, Subcommittee
SC 4, Toughness testing — Fracture (F), Pendulum (P), Tear (T).
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 12737:2005), of which it constitutes a minor
revision.

iv © ISO 2010 – All rights reserved

---------------------- Page: 4 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 12737:2010(E)

Metallic materials — Determination of plane-strain fracture
toughness
1 Scope
This International Standard specifies the ISO method for determining the plane-strain fracture toughness of
homogeneous metallic materials using a specimen that is notched and precracked by fatigue, and subjected
to slowly increasing crack displacement force.
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 7500-1, Metallic materials — Verification of static uniaxial testing machines — Part 1:
Tension/compression testing machines — Verification and calibration of the force-measuring system
ISO 9513, Metallic materials — Calibration of extensometers used in uniaxial testing
ASTM E399-09, Standard Test Method for Linear-Elastic Plane-Strain Fracture Toughness K of Metallic
Ic
Materials
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
plane-strain stress intensity factor
K
I
magnitude of the elastic stress field at the tip of a crack subjected to opening mode displacement (mode I)
NOTE It is a function of applied force and test specimen size, geometry, and crack length, and has the dimensions of
-3/2
force times length .
3.2
plane-strain fracture toughness
K
Ic
measure, by the operational procedure of this method, of a material's resistance to crack extension when the
state of stress near the crack tip is predominantly plane strain and plastic deformation is limited
NOTE It is the critical value of K at which significant crack extension occurs on increasing load with high constraint to
I
plastic deformation.
© ISO 2010 – All rights reserved 1

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 12737:2010(E)
3.3
crack-plane orientation
method for relating the plane and direction of crack extension to the characteristic directions of the product
NOTE A hyphenated code is used wherein the letter(s) preceding the hyphen represent(s) the direction normal to the
crack plane, and the letter(s) following the hyphen represent(s) the anticipated direction of crack extension (see Figure 1).
For wrought metals, the letter X always denotes the direction of principal deformation (maximum grain flow in the product),
the letter Y the direction of least deformation, and the letter Z the direction normal to the X-Y plane. In the notation used in
ASTM E399-09, X corresponds to L, Y corresponds to T and Z corresponds to S.
If specimen directions do not coincide with the product's characteristic directions, then two letters are used to denote the
normal to the crack plane or the expected direction of crack extension, or both [see Figure 1 b)]. If there is no grain flow
direction (as in a casting), reference axes may be arbitrarily assigned but must be clearly identified.
3.4
notch opening displacement
V
displacement measured at or near the notch mouth
4 Symbols and designations
For the purposes of this document, the following symbols apply (see also Figures 1, 2 and 4).
Symbol Unit Designation
a mm Crack length
B mm Specimen thickness
E MPa Young's modulus
F kN Applied force
F kN Particular value of F (see Figure 4)
Q
F kN Particular value of F (see Figure 4)
5
1/2a
K MPa·m Maximum stress intensity factor during the final stage of fatigue cracking
f
1/2
K MPa·m Provisional value of K
Q Ic
1/2
K MPa·m Stress intensity factor (mode I)
I
1/2
K MPa·m Critical value of K (plane-strain fracture toughness)
Ic I
R — Ratio of minimum to maximum fatigue cracking force during any single cycle of
fatigue operation
R MPa 0,2 % offset yield strength
p0,2
S mm Span between outer loading points in case of bending
V mm Notch opening displacement
W mm Width of specimen
1/2
DK MPa·m Difference between maximum and minimum values of K during any single cycle of
I I
fatigue operation
a 1/2 -3/2 -3/2
0,031 6 MPa·m = 1 N·mm = 0,031 6 MN·m .
5 Principle
This method covers the determination of the plane-strain fracture toughness (K ) of metallic materials by
Ic
increasing-force tests of fatigue-precracked test specimens. Details of the test specimens and experimental
2 © ISO 2010 – All rights reserved

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 12737:2010(E)
procedures are given in Annexes B and C. Force versus notch opening displacement is recorded
autographically, or converted to digital form for accumulation in a computer information storage facility and
subsequent processing. The force corresponding to 2 % apparent crack extension is established by a
specified deviation from the linear portion of the test record. If certain validity requirements are satisfied, the
value of K is calculated from this force.
Ic

а)  Basic identification b)  Non-basic identification

c)  Radial grain flow, axial working direction d)  Axial grain flow, radial working direction
a
Grain flow.
Figure 1 — Crack-plane identification
The property K characterizes the resistance of a material to fracture in the presence of a sharp crack under
Ic
severe tensile constraint, such that
a) the state of stress near the crack front approaches plane strain, and
b) the crack-tip plastic zone is small compared to the crack size, specimen thickness, and ligament ahead of
the crack.
K is believed to represent a lower limiting value of fracture toughness in the environment and at the
Ic
temperature of test.
© ISO 2010 – All rights reserved 3

---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 12737:2010(E)
Cyclic or sustained loads can cause crack extension at K values less than K . Crack extension under cyclic
I Ic
or sustained loads can be influenced by temperature and environment. Therefore, when K is applied to the
Ic
design of service components, differences between laboratory test and field conditions should be considered.
With plane-strain fracture toughness testing, there can be no advance assurance that a valid K will be
Ic
determined in a particular test.
6 Apparatus
6.1 Testing machine and force measurement
The testing machine shall be calibrated in accordance with ISO 7500-1 and shall be of at least grade 1. The
testing machine shall have provisions for the autographic recording of the force applied to the specimen;
alternatively, a computer data acquisition system may be used to record force and displacement for
subsequent analysis. The combination of force-sensing device and recording system shall permit the force F
Q
(as defined in Clause 10) to be determined from the test record to ± 1 %.
6.2 Fatigue cracking machine
When possible, the fatigue machine and force-indicating device shall be calibrated statically in accordance
with ISO 7500-1 and shall have a grade of at least 2. If the machine cannot be calibrated statically, the applied
force shall be known to ± 2,5 %. Careful alignment of the specimen and fixturing is necessary to encourage
straight fatigue cracks. The fixturing shall be such that the stress distribution is uniform across the specimen
thickness and symmetrical about the plane of the prospective crack.
6.3 Displacement gauge
The displacement-gauge electrical output shall represent the relative displacement (V) of two precisely located
gauge positions spanning the notch mouth. The design of the displacement gauge and knife edges shall allow
free rotation of the points of contact between the gauge and the specimen.
The displacement gauge shall be calibrated in accordance with ISO 9513, as interpreted in relation to this
method, and shall be of at least class 1; however, calibration shall be performed at least weekly during the
time the gauge is in use. Periodic verification of greater frequency may be required, depending on use and
agreement between contractual parties.
Verification of the gauge shall be performed at the temperature of test to ± 5 ∞C. The response of the gauge
shall correspond to the calibration apparatus to ± 0,003 mm for displacements up to 0,3 mm, and ± 1 % for
higher values.
The determination of an absolute displacement value is not necessary since only changes in displacement are
used in this method. Two proven designs of displacement gauge are given in ASTM E399-09 and
Reference [1] and similar gauges are commercially available.
6.4 Testing fixtures
The bend test shall be performed using a fixture designed to minimize friction effects by allowing the support
rollers to rotate and translate slightly as the specimen is loaded, thus achieving rolling contact. A design
suitable for testing bend specimens is shown in Figure D.1.
A loading clevis suitable for testing compact specimens is shown in Figure D.2.
4 © ISO 2010 – All rights reserved

---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 12737:2010(E)
7 Test specimen size, configuration and preparation
7.1 Specimen size
In order for a result to be considered valid according to this method, the specimen thickness (B), crack
2
length (a) and ligament length (W − a) must all be not less than 2,5(K /R ) , where R is the 0,2 % offset
Ic p0,2 p0,2
yield strength of the material in the environment and at the temperature of test. Meeting this requirement
cannot be ensured in advance, thus specimen dimensions should be conservatively established for the first
test in a series. If the form of the available material is s
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 12737
Troisième édition
2010-12-15


Matériaux métalliques — Détermination
du facteur d'intensité de contrainte
critique
Metallic materials — Determination of plane-strain fracture toughness





Numéro de référence
ISO 12737:2010(F)
©
ISO 2010

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 12737:2010(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.


DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT


©  ISO 2010
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 du 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 [e-mail]
Web www.iso.org
Publié en Suisse

ii © ISO 2010 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 12737:2010(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes et définitions .1
4 Symboles et désignations .2
5 Principe .3
6 Appareillage .4
6.1 Machine d'essai et mesurage de la force.4
6.2 Machine de fissuration par fatigue.4
6.3 Capteur de déplacement.4
6.4 Dispositifs d'essai .4
7 Dimensions, configuration et préparation des éprouvettes .5
7.1 Dimensions des éprouvettes .5
7.2 Proportions recommandées des éprouvettes.5
7.2.1 Éprouvettes recommandées .5
7.2.2 Autres proportions.5
7.2.3 Autres configurations d'éprouvette.5
7.2.4 Entaille pour l'amorçage de la fissure de fatigue.5
7.3 Préparation des éprouvettes et amorçage de la fissuration par fatigue .5
7.3.1 État du matériau .5
7.3.2 Orientation du plan de la fissure .7
7.3.3 Usinage.7
7.3.4 Préfissuration par fatigue.7
8 Mode opératoire.8
8.1 Mesurage de l'éprouvette .8
8.2 Température d'essai de l'éprouvette .8
8.3 Dispositif de mesurage pour les éprouvettes de flexion .8
9 Mode opératoire d'essai .8
10 Calcul et interprétation des résultats.9
10.1 Généralités .9
10.2 Contraintes résiduelles.9
11 Rapport d'essai.9
Annexe A (normative) Préfissuration par fatigue d'éprouvettes pour la détermination de K .11
Ic
Annexe B (normative) Éprouvette de flexion.12
Annexe C (normative) Éprouvette compacte.14
Annexe D (informative) Dispositifs d'essai .16
Bibliographie.18

© ISO 2010 – Tous droits réservés iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 12737:2010(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 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 12737 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des métaux,
sous-comité SC 4, Essais de ténacité — Fracture (F), Pendulum (P), Déchirage (T).
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 12737:2005), dont elle constitue une
révision mineure.

iv © ISO 2010 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 12737:2010(F)

Matériaux métalliques — Détermination du facteur d'intensité
de contrainte critique
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie une méthode permettant de déterminer le facteur d'intensité de
contrainte critique des matériaux métalliques homogènes sur une éprouvette entaillée et préfissurée par
fatigue puis soumise à un écartement lent des lèvres de la fissure.
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 7500-1, Matériaux métalliques — Vérification des machines pour essais statiques uniaxiaux — Partie 1:
Machines d'essai de traction/compression — Vérification et étalonnage du système de mesure de force
ISO 9513, Matériaux métalliques — Étalonnage des extensomètres utilisés lors d'essais uniaxiaux
ASTM E399-09, Standard Test Method for Linear-Elastic Plane-Strain Fracture Toughness K of Metallic
Ic
Materials
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
facteur d'intensité de contrainte en contraintes planes
K
I
grandeur du champ de contrainte élastique au fond d'une fissure soumise à écartement en mode I
NOTE La valeur dépend de la force appliquée, de la taille et de la forme de l'éprouvette ainsi que de la longueur de
−3/2
la fissure et a pour dimension le produit de la force par la longueur .
3.2
facteur d'intensité de contrainte critique en contraintes planes
K
Ic
mesure, par le mode opératoire spécifié dans la présente norme, de la résistance à la propagation d'une
fissure dans un matériau dont l'état de contrainte à fond de fissure correspond principalement à une
déformation plane, la déformation plastique étant limitée
NOTE C'est la valeur critique de K à laquelle se produit une propagation significative de la fissuration sous l'effet
I
d'une augmentation de la force entraînant une contrainte élevée puis une déformation plastique.
© ISO 2010 – Tous droits réservés 1

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 12737:2010(F)
3.3
orientation du plan de la fissure
méthode permettant de lier le plan et la direction de propagation d'une fissure aux directions caractéristiques
du produit
NOTE Le code utilisé comprend un trait d'union. La ou les lettres précédant ce trait d'union représentent la direction
perpendiculaire au plan de la fissure, tandis que la ou les lettres suivant le trait d'union représentent la direction prévue de
propagation de la fissure (voir la Figure 1). Pour les métaux corroyés, la lettre X correspond toujours à la direction de
déformation principale (sens maximal d'écoulement des grains du produit ou fibrage), la lettre Y à la direction de moindre
déformation et la lettre Z à la direction perpendiculaire au plan X-Y. Dans la notation utilisée dans l'ASTM E399-09,
X correspond à L, Y correspond à T et Z correspond à S.
Lorsque l'orientation de l'éprouvette ne coïncide pas avec les directions caractéristiques du produit, les trois lettres servent
à indiquer la normale au plan de fissuration et/ou la direction attendue de propagation de la fissure [voir Figure 1 b)]. En
cas d'absence de fibrage dans le produit (par exemple dans les pièces moulées), les axes de référence peuvent être fixés
arbitrairement mais ils doivent être clairement identifiés.
3.4
ouverture des lèvres de la fissure
V
déplacement mesuré au niveau des lèvres de la fissure ou à proximité
4 Symboles et désignations
Pour les besoins du présent document, les symboles suivants s'appliquent (voir aussi Figures 1, 2 et 4).
Symbole Unité Désignation
a mm Longueur de fissure
B mm Épaisseur de l'éprouvette
E MPa Module de Young
F kN Force appliquée
F kN Valeur particulière de F (voir Figure 4)
Q
F kN Valeur particulière de F (voir Figure 4)
5
1/2a
K Valeur maximale du facteur d'intensité de contrainte au stade final de la fissuration
MPa⋅m
f
sous contrainte
1/2
K Valeur provisoire de K
Q MPa⋅m Ic
1/2
K Facteur d'intensité de contrainte (mode I)
MPa⋅m
I
1/2
K Valeur critique de K (facteur d'intensité de contrainte critique)
MPa⋅m
Ic I
R — Rapport de la force minimale à la force maximale de fissuration par fatigue pendant un
cycle quelconque en fatigue
R MPa Limite conventionnelle d'élasticité pour un allongement de 0,2 %
p0,2
S mm Distance entre points de chargement extérieurs en cas de flexion
V mm Ouverture des lèvres de la fissure
W mm Largeur de l'éprouvette
1/2
Différence entre les valeurs maximale et minimale de K pendant un cycle quelconque
ΔK
MPa⋅m I
I
en fatigue
a 1/2 −3/2 −3/2
0,031 6 MPa⋅m = 1 N⋅mm = 0,031 6 MN⋅m .
2 © ISO 2010 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 12737:2010(F)
5 Principe
La présente méthode porte sur la détermination de la valeur du facteur d'intensité de contrainte critique (K )
Ic
des matériaux métalliques par augmentation de la force sur des éprouvettes préfissurées en fatigue. Les
précisions concernant les éprouvettes et les modes opératoires expérimentaux sont donnés dans les
Annexes B et C. La courbe force/déplacement des bords de l'entaille est enregistrée automatiquement sur un
graphique ou convertie sous forme numérique et mise en mémoire dans un ordinateur pour traitement
ultérieur. La force correspondant à un allongement apparent de 2 % de la dimension de la fissure est
déterminée par un écart spécifié par rapport à la partie linéaire de la courbe enregistrée. Lorsque certaines
exigences de validité ont été établies, la valeur de K peut être calculée à partir de cette force.
Ic

а)  Identification classique b)  Identification particulière

c)  Fibrage radial, travail axial d)  Fibrage axial, travail radial
a
Fibrage.
Figure 1 — Identification du plan de fissuration
La propriété K caractérise la résistance à la rupture d'un matériau présentant une fissure aiguë de fatigue
Ic
sous forte contrainte de traction de manière que:
a) l'état de la contrainte à proximité du front de fissure soit proche de celui d'une déformation plane;
b) la zone plastique au fond de la fissure soit petite par rapport à la dimension de la fissure, à l'épaisseur de
l'éprouvette et au ligament en avant de la fissure.
© ISO 2010 – Tous droits réservés 3

---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 12737:2010(F)
K est censé représenter la valeur inférieure limite de ténacité à la rupture correspondant aux conditions
Ic
d'environnement et de température de l'essai.
Des forces cycliques ou statiques peuvent provoquer une propagation des fissures pour des valeurs de K
I
inférieures à K . L'allongement de la fissure soumise à une force cyclique ou statique peut être affecté par la
Ic
température et l'environnement de l'essai. En conséquence, avant d'appliquer K au calcul des éléments, il
Ic
faut savoir si les conditions d'utilisation réelles sont différentes de celles des essais en laboratoire.
Lors des essais de détermination du facteur d'intensité critique, il n'est pas possible d'être assuré à l'avance
qu'une mesure valable de K sera toujours obtenue.
Ic
6 Appareillage
6.1 Machine d'essai et mesurage de la force
La machine d'essai doit être étalonnée conformément à l'ISO 7500-1 et doit être au minimum de classe 1. Elle
doit pouvoir donner un enregistrement graphique automatique de la force appliquée à l'éprouvette ou être
raccordée à un système informatique d'acquisition des données permettant d'enregistrer les forces et les
déplacements pour une analyse ultérieure. La combinaison d'un capteur de force et d'un enregistreur doit
permettre de déterminer la force F (telle que définie dans l'Article 10) à partir de l'enregistrement de l'essai
Q
avec une exactitude de ± 1 %.
6.2 Machine de fissuration par fatigue
La machine de fissuration par fatigue et le dispositif indicateur de force doivent, si possible, être étalonnés
conformément à l'ISO 7500-1 et doivent être au minimum de classe 2. Si la machine de fissuration ne peut
pas être étalonnée en statique, la force appliquée doit être connue avec une exactitude de ± 2,5 %. Un
alignement soigneux de l'éprouvette et du montage est nécessaire pour promouvoir des fissures de fatigue
droites. Le montage doit être tel que la contrainte est répartie uniformément dans toute l'épaisseur de
l'éprouvette et symétrique par rapport au plan prévisible de l'entaille.
6.3 Capteur de déplacement
Le capteur de déplacement doit indiquer le déplacement relatif (V) de deux points disposés avec précision de
part et d'autre de l'ouverture de l'entaille. La conception du capteur de déplacement, ainsi que celle des lames,
doit permettre une libre rotation des points de contact entre le capteur et l'éprouvette.
Le capteur de déplacement doit être étalonné conformément à l'ISO 9513 (interprétée en fonction de la
présente méthode) et doit être au minimum de classe 1. Cet étalonnage doit toutefois être renouvelé au moins
une fois par semaine pendant toute la période d'utilisation du capteur. Des vérifications périodiques à
fréquence plus grande peuvent être requises en fonction de l'utilisation et des accords contractuels.
La vérification du capteur doit être faite à la température de l'essai à ± 5 °C près. La réponse du capteur doit
correspondre à celle de l'appareil d'étalonnage à ± 0,003 mm près si le déplacement est inférieur ou égal à
0,3 mm et à ± 1 % près pour des valeurs supérieures.
La détermination d'une valeur de déplacement absolue n'est pas nécessaire étant donné que la méthode ne
mesure que les variations du déplacement. Deux modèles de capteurs ayant fait leurs preuves sont donnés
dans l'ASTM E399-09 et dans la Référence [1] et des capteurs similaires sont disponibles dans le commerce.
6.4 Dispositifs d'essai
L'essai de flexion doit être effectué à l'aide d'un dispositif conçu pour réduire le plus possible les frottements
tout en permettant aux rouleaux supports de tourner et de se déplacer légèrement en translation lorsque
l'éprouvette est chargée, ce qui assure un maintien du contact pendant le roulement. Un dispositif adapté à
l'essai des éprouvettes en flexion est représenté à la Figure D.1.
Un dispositif de chargement à étriers adapté aux éprouvettes compactes est représenté à la Figure D.2.
4 © ISO 2010 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 12737:2010(F)
7 Dimensions, configuration et préparation des éprouvettes
7.1 Dimensions des éprouvettes
Pour qu'un résultat puisse être considéré comme valide conformément à la présente méthode, l'épaisseur de
l'éprouvette (B), la longueur de la fissure (a) et la longueur du ligament (W − a) doivent chacun être au moins
2
égaux à 2,5(K /R ) , où R est la limite conventionnelle d'élasticité pour un allongement de 0,2 % du
Ic p0,2 p0,2
matériau dans l'environnement et à la température de l'essai. Le respect de cette exigence ne peut pas être
garanti à l'avance. Il convient donc, pour le premier essai de la série, de sélectionner une éprouvette de
dimensions supérieures. Si la forme du matériau disponible ne permet pas d'obtenir une éprouvette
2
d'épaisseur, de longueur de fissure et de longueur de ligament égales ou supérieures à 2,5(K /R ) , la
Ic p0,2
méthode ne permet pas d'effectuer une mesure valable de K .
Ic
7.2 Proportions recommandées des éprouvettes
7.2.1 Éprouvettes recommandées
Les éprouvettes recommandées sont représentées aux Figures B.1 et C.1. Leur largeur nominale (W) est le
double de l'épaisseur (B) et la longueur de fissure (a) est comprise entre 0,45 fois et 0,55 fois la largeur.
7.2.2 Autres proportions
Dans certains cas, il peut être nécessaire ou souhaitable d'utiliser des éprouvettes présentant un rapport W/B
différent de 2. D'autres proportions sont donc admises (voir les Annexes B ou C). Les éprouvettes de
proportions différentes doi
...