ISO 26203-1:2025
(Main)Metallic materials — Tensile testing at high strain rates — Part 1: Elastic-bar-type systems
Metallic materials — Tensile testing at high strain rates — Part 1: Elastic-bar-type systems
This document specifies guidelines for testing metallic sheet materials to determine the stress-strain characteristics at high strain rates. This document covers the use of elastic-bar-type systems. This test method covers the strain-rate range above 102 s−1. NOTE This testing method is also applicable to tensile test-piece geometries other than the flat test pieces considered here.
Matériaux métalliques — Essai de traction à vitesses de déformation élevées — Partie 1: Systèmes de type à barre élastique
Le présent document spécifie les lignes directrices pour tester les matériaux en tôle métallique afin de déterminer les caractéristiques de contrainte-déformation à des vitesses de déformation élevées. Le présent document couvre l'utilisation de systèmes de type barre élastique. La présente méthode d'essai couvre la gamme de vitesses de déformation au-dessus de 102 s−1. NOTE 1 Cette méthode d'essai est également applicable aux géométries d'éprouvettes de traction autres que les éprouvettes plates considérées ici.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
International
Standard
ISO 26203-1
Third edition
Metallic materials — Tensile testing
2025-12
at high strain rates —
Part 1:
Elastic-bar-type systems
Matériaux métalliques — Essai de traction à vitesses de
déformation élevées —
Partie 1: Systèmes de type à barre élastique
Reference number
© ISO 2025
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and designations . 1
5 Principles . 3
6 Apparatus . 3
7 Test piece . 5
7.1 Test-piece shape, size and preparation .5
7.2 Typical test piece .7
8 Calibration of the apparatus . 8
8.1 General .8
8.2 Displacement measuring device .8
9 Procedure . 8
9.1 General .8
9.2 Mounting the test piece .8
9.3 Applying force .9
9.4 Measuring and recording .9
10 Evaluation of the test result .10
11 Test report .12
Annex A (informative) Quasi-static tensile testing method .13
Annex B (informative) Example of one-bar method .15
Annex C (informative) Example of split Hopkinson bar (SHB) method .22
Bibliography .29
iii
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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 164, Mechanical testing of metals, Subcommittee
SC 1, Uniaxial testing, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN) Technical
Committee CEN/TC 459/SC 1, Test methods for steel (other than chemical analysis), in accordance with the
Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 26203-1:2018), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— modification of note in subclause 7.1;
— note in A.6 changed to be part of main body.
A list of all parts in the ISO 26203 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
Introduction
Tensile testing of metallic sheet materials at high strain rates is important in order to achieve a reliable
−3 3 −1
analysis of vehicle crashworthiness. The strain-rate range between 10 and 10 s is considered to be the
most relevant to vehicle crash events based on experimental and numerical calculations such as the finite
element analysis (FEA) work for crashworthiness. In order to evaluate the crashworthiness of a vehicle with
−3 −1
accuracy, reliable stress-strain characterization of metallic materials at strain rates higher than 10 s is
3 −1
typically used. During a crash event, the maximum strain rate often reaches 10 s , at which the strength of
the material can be significantly higher than that under quasi-static loading conditions. Thus, the reliability
of crash simulation depends on the accuracy of the input data specifying the strain-rate sensitivity of the
materials.
Although there are several methods for high-strain rate testing, there are three significant problems to be
solved.
The first problem is the noise in the force measurement signal.
— The test force is generally detected at a measurement point on the force measurement device that is
located some distance away from the test piece.
— Furthermore, the elastic wave which has already passed the measurement point returns there by
reflection at the end of the force measurement device. If the testing time is comparable to the time
for wave propagation through the force measurement device, the stress-strain curve often has large
oscillations as a result of the superposition of the direct and indirect waves. In quasi-static testing,
contrarily, the testing time is sufficiently long to have multiple round-trips of the elastic wave. Thus, the
force reaches a saturated state and equilibrates at any point of the force measurement device.
There are two different solutions for this problem.
— The first solution is to use a short force measurement device which will reach the saturated state quickly.
This approach is often adopted in the servo-hydraulic type system.
— The second solution is to use a very long force measurement device which allows the completion of a test
before the reflected wave returns to the measurement point. The elastic-bar-type system is based on the
latter approach.
The second problem is the need for rapid and accurate measurements of displacement or test piece
elongation.
— Conventional extensometers are unsuitable because of their large inertia. Non-contact type methods
such as optical and laser devices should be adopted. It is also acceptable to measure displacements using
the theory of elastic wave propagation in a suitably-designed apparatus, examples of which are discussed
in this document.
— The displacement of the bar end is simply calculated from the same data as force measurement, i.e. the
strain history at a known position on the bar. Thus, no assessment of machine stiffness is required in the
elastic-bar-type system.
The last problem is the inhomogeneous section force distributed along the test piece.
— In quasi-static testing, a test piece with a long parallel section and large fillets is recommended to achieve
a homogeneous uniaxial-stress state in the gauge section.
— In order to achieve a valid test with force equilibrium during the dynamic test, the test piece is designed
differently from the typically designed quasi-static test piece. Dynamic test pieces are intended to be
generally smaller in the dimension parallel to the loading axis than the test pieces typically used for
quasi-static testing.
The elastic-bar-type system thus provides solutions for dynamic testing problems and is widely used to
3 −1
obtain accurate stress-strain curves at around 10 s . The International Iron and Steel Institute developed
[1]
the “Recommendations for Dynamic Tensile Testing of Sheet Steel” based on the interlaboratory test
v
conducted by various laboratories. The interlaboratory test results show the high data quality obtained
by the elastic-bar-type system. The developed knowledge on the elastic-bar-type system is summarized in
[2]
this document, while ISO 26203-2 covers servo-hydraulic and other test systems used for high-strain-rate
tensile testing.
vi
International Standard ISO 26203-1:2025(en)
Metallic materials — Tensile testing at high strain rates —
Part 1:
Elastic-bar-type systems
1 Scope
This document specifies guidelines for testing metallic sheet materials to determine the stress-strain
characteristics at high strain rates. This document covers the use of elastic-bar-type systems.
2 −1
This test method covers the strain-rate range above 10 s .
NOTE This testing method is also applicable to tensile test-piece geometries other than the flat test pieces
considered here.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes
requirements 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 — Calibration and verification of static uniaxial testing machines — Part 1:
Tension/compression testing machines — Calibration and verification of the force-measuring system
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
elastic-bar-type system
measuring system in which the force-measuring device is lengthened in the axial direction to prevent force
measurement from being affected by waves reflected from the ends of the apparatus
Note 1 to entry: The designation “elastic-bar-type system” comes from the fact that this type of system normally
employs a long elastic bar as force-measuring device.
4 Symbols and designations
Symbols and their corresponding designations are given in Table 1.
Table 1 — Symbols and designations
Symbol Unit Designation
Test piece
a mm original thickness of a flat test piece
o
b mm original width of the parallel length of a flat test piece
o
b mm width(s) of the grip section of a test piece
g
L mm original gauge length [see 7.1 e)]
o
L mm parallel length
c
L mm total length that includes the parallel length and the shoulders
total
L mm final gauge length after fracture
u
r mm radius of the shoulder
S mm original cross-sectional area of the parallel length
o
S mm cross-sectional area of the elastic bar
b
Time
t s time
Elongation
percentage elongation after fracture
NOTE With non-proportional test pieces, the symbol A is supplemented with an index
A %
which shows the basic initial measured length in millimetres, e.g. A = percentage
20mm
elongation after fracture with an original gauge length of L = 20 mm.
o
A % specified upper limit of percentage elongation for mean strain rate
u
Displacement
u mm displacement by the elastic wave
u mm displacement at the end of the original gauge length
u mm displacement at the end of the original gauge length
u (t) mm displacement of the end of the elastic bar at time t
B
Strain
e — engineering strain
e — desired engineering strain before achieving equilibrium
s
ε — elastic strain
ε — elastic strain at the end of the elastic bar (see Annex B)
B
ε — elastic strain at section C (see Annex B)
g
Strain rate
−1
s engineering strain rate
e
−1
s mean engineering strain rate
e
Force
F N force
F N maximum force
m
Stress
R MPa engineering stress
R MPa tensile strength
m
R MPa proof strength, total extension
t
Modulus of elasticity
E MPa modulus of elasticity
E MPa modulus of elasticity of the bar
b
Wave velocity
−1
c mm s velocity of the wave propagation in the elastic bar
TTabablele 1 1 ((ccoonnttiinnueuedd))
Symbol Unit Designation
−1
c mm s elastic wave propagation velocity in the test piece
Velocity
−1
v (t) mm s velocity of the impact block (see Annex B)
A
−1
v mm s particle velocity at any point in the bar (see Annex C)
−1
v mm s incident particle velocity (see Annex C)
i
−1
v mm s reflected particle velocity (see Annex C)
r
−1
v mm s transmitted particle velocity (see Annex C)
t
Signal
U V amplified signal
A
5 Principles
The stress-strain characteristics of metallic materials at high strain rates are evaluated.
−1
At a strain rate higher than 10 s , the signal of the loading force is greatly perturbed by multiple passages
of waves reflected within the load cell that is used in the quasi-static test. Thus, special techniques are
required for force measurement. This may be accomplished in two different ways:
— one is to lengthen the force measurement device in the loading direction, in order to finish the
measurement before the elastic wave is reflected back from the other end (elastic-bar-type systems);
— another way is to shorten the force measurement device, thus reducing the time needed to attain
dynamic equilibrium within the force measurement device and realizing its higher natural frequency
(servo-hydraulic type systems).
−1 −1
Tests at low strain rates (under 10 s ) can be carried out using a quasi-static tensile testing machine that is
specified in ISO 6892-1. However, special considerations are required when this machine is used for tests at
strain rates higher than conventional ones. A test piece that is specified for high-strain-rate testing methods
should be used. See Annex A regarding details of the test procedure for this practice.
6 Apparatus
6.1 Elastic bar. By using a long elastic bar, the test should be finished before the elastic wave is reflected
back from the other end of the bar that is on the opposite side of the test piece. Consequently, the force can
be measured without being perturbed by the reflected waves. For this method, the one-bar testing machine
and the split Hopkinson bar (SHB) testing machine are normally used (see Annex B and Annex C).
6.2 Input device. For the input method, open-loop-type loading is normally applied. The upper limit of the
−1
input speed is approximately 20 m s . For the SHB testing machine, a striker tube or striker bar is used. For
the one-bar testing machine, a hammer is normally used.
6.3 Clamping mechanism. A proper clamping mechanism (a method for connecting a test piece and an
elastic bar) is critical to data quality (see Annex B and Annex C).
The clamping fixtures for the SHB or one-bar testing machines are mounted directly on the elastic bars.
The clamping fixtures should be of the same material and diameter as the elastic bars to ensure minimal
impedance change when the stress wave propagates through the loading train. If a different material or size
is used, proper consideration should be made in the evaluation of stress and strain.
6.4 Force measurement device. Force should be measured by strain gauges of a suitably short gauge
length, typically 2 mm, attached to elastic bars that are directly connected with the test piece.
The location of the strain gauges should be in an area where the elastic wave is not influenced by end effects.
In order to measure a one-dimensional elastic wave, the strain gauges shall be attached at a distance at least
five times the diameter of the bars from the ends of the bars (see Annex B and Annex C).
2 −1
NOTE The measurable strain-rate range by this method is 10 s or higher. It is impractical to construct a testing
2 −1
machine for strain rates below 10 s because it would necessitate bar lengths of several tens of metres in length
To ensure the validity of stress-strain curves, the elastic bars shall be straight. Proper supports or guides for
the elastic bars shall be used in achieving this.
6.5 Measuring devices
6.5.1 Displacement measurement device. Strain in the tensile test is represented by the ratio between
the relative displacement between two points in the gauge section, e.g. the initial and final gauge lengths of
the test piece.
Generally, in quasi-static testing, an extensometer attached to the gauge section of the test piece is used and
the measurement is accurate. However, at high strain rates, it is impossible to use this method due to the
inertia effects of the extensometer. Thus, displacement or test piece elongation measurement at high strain
rates shall use the non-contact type devices or strain gauges on elastic bars.
Measuring devices that can be utilized for measuring displacement in elastic-bar-type systems are described
3 −1
in 6.5.2 to 6.5.4. These devices are recommended for strain rates up to 10 s and measured displacements
should be recorded for the duration of the test. These devices may be used in combination. For example,
when devices 6.5.2 and 6.5.4 are used in combination, the displacement at one end of the original gauge
length (L ) is measured by the non-contact type displacement gauge (6.5.2) and the other end is measured
o
by the strain gauge (6.5.3) that is attached on the surface of the bar.
6.5.2 Non-contact type displacement gauge. The displacement at one end of the original gauge length
(L ) is measured and recorded by laser, optical or similar devices.
o
By using two 6.5.2 type devices or one 6.5.2 type device and one 6.5.4 type device, the variation of L in
total
Figure 1 (type-A test piece in Clause 7) with time can be measured and the elongation can be calculated.
6.5.3 Non-contact type extensometer. High-speed cameras, Doppler or laser extensometers, or other
non-contact systems can be applied for measuring the variation of L in Figure 2 (type-B test piece in
c
Clause 7).
6.5.4 Strain gauge. The variation of displacement of the end of the elastic bar with time should be
calculated using Formula (1) which is based on the strain history measured by the strain gauge attached to
the elastic bar.
t
ut() ct ()dt (1)
BB0
where
u (t) is the displacement of the end of the elastic bar at time t;
B
ε is the elastic strain at the end of the elastic bar (see Annex B);
B
c is the velocity of the wave propagation in the elastic bar.
6.6 Data acquisition instruments. Amplifiers and data recorders, such as oscilloscopes, are used to
assess stress-strain curves from raw signals. Each instrument should have a sufficiently high frequency
response. The frequency response of all elements in the electronic measurement system shall be selected
to ensure that all recorded data are not negatively influenced by the frequency response of any individual
component; typically, this requires minimum frequency response on the order of 500 kHz. For digital data
recorders, the minimum resolution of measured data should be 10 bits.
7 Test piece
7.1 Test-piece shape, size and preparation
Test-piece geometry is determined by the following requirements.
a) The required maximum strain rate determines the parallel length. A test piece of shorter length can
achieve higher strain rates. In order to achieve force equilibrium in the test piece, the parallel length
should be short enough at a given strain-rate range.
3 −1
b) In order to assure equilibrium of forces at the strain rates up to 10 s , the preferred parallel length is
less than 20 mm.
Uniform deformation over the parallel length of the test piece requires that the force should be
equilibrated at both ends of the test piece. Force propagates as an elastic wave. To achieve equilibrium,
at least the following inequality [see Formula (2)] should be satisfied:
L e
cs
≤ (2)
c e
where
L is the parallel length of the test piece;
c
c is the elastic wave propagation velocity in the test piece;
e is the desired engineering strain before achieving equilibrium;
s
e is the testing strain rate.
c) The width of the test piece should be determined to obtain uniaxial stress during the test. The following
rule, shown in Formulae (3) and (4), should be applied:
L
o
≥2 (3)
b
o
b
o
≥2 (4)
a
o
where
a is the original thickness of a flat test piece;
o
b is the original width of the parallel length of a flat test piece;
o
L is the original gauge length.
o
NOTE Using lower limit value of Formula (3), L /b = 2, can result in a highly non-uniform strain distribution
o o
when testing very high strength, low work-hardening materials such as Ti-6Al-4V and high strength steel.
Therefore, for materials of this type L /b ratio larger than 2 are used.
o o
d) Generally, unless impractical or unnecessary, the thickness of the test piece should be the full thickness
of the material as far as testing capacity permits.
e) The radius at the shoulder of the type-A test piece (see Figure 1) should be small enough that L is
total
considered as the original gauge length (L ). The radius at the shoulder of the type-B test piece (see
o
Figure 2) should be large enough that L is considered as the original gauge length (L ).
c o
For type-A and type-B test pieces, uncertainties exist in uniaxial tensile data calculated from bar
displacement. These uncertainties result from the non-uniformity of axial strain within the original
gauge length, used here as the reference gauge length for strain calculations. To assess the potential
effects of strain non-uniformity, it is recommended that two sets of quasi-static true-stress versus true-
strain data be compared, i.e.:
1) one obtained from strain measurements based on bar displacements (i.e. the displacements at the
bar-end positions on the test piece) and referenced to L or L for the selected high strain-rate
total o
test piece geometry;
2) the other obtained from strain measurements with an extensometer mounted to the central part of
the parallel reduced section of a conventional tensile test piece conforming to ISO 6892-1.
The result of this comparison should be incorporated in the test report to provide an assessment to
potential users of high-strain-rate tensile data obtained with this document. If the difference is
outside of a value agreed by the user and the tester, then strain measurements based on local strain
measurements within the gauge length should be used.
f) The grip should have a much larger cross-section than that of the parallel length of the test piece to
ensure negligible deformation and definitely no plastic deformation at the grip zone. Usually, because
the thicknesses of the grip and gauge length of the test piece are the same, the ratio of the grip and the
gauge length width shall conform to the following rule shown in Formula (5):
b R
o t
< (5)
b R
g m
where
b is the original width of the parallel length of a flat test piece;
o
b is the width of the grip section of a test piece;
g
R is the tensile strength;
m
R is the proof strength, total extension.
t
g) Machined surface should be free of cold work, cracks, notches and other surface defects, which can
cause stress concentration.
Key
b original width of the parallel length
o
b width of the grip section
g
L parallel length
c
L total length that includes the parallel length and the shoulders
total
r radius of the shoulder
Figure 1 — Type-A test piece
Key
b original width of the parallel length
o
b width of the grip section
g
L parallel length
c
r radius of the shoulder
Figure 2 — Type-B test piece
7.2 Typical test piece
Recommended dimensions of test pieces are shown in Figures 3 and 4. The ratio between the widths of the
grip and gauge section is normally above 2.
Based on either the test methods or test purposes, or both, other test piece configurations can be used.
The typical test pieces in Figures 3 and 4 are appropriate when the maximum measured strain rate is
3 −1
up to 10 s and when the comparison of test results obtained at several strain rates is required. During
uniform elongation, the size effect of a test piece would be small. However, because after uniform elongation,
measured properties depend on the test-piece size, it is recommended that all test pieces used to obtain a
single data set should have the same geometry and dimensions, even for the low-strain-rate tests.
Dimensions in millimetres
b Maximum 5
o
L 10
total
r 1,5
Figure 3 — Typical dimensions of a type-A test piece
Dimensions in millimetres
b Maximum 5
o
L 10
c
r 5,0
Figure 4 — Typical dimensions of a type-B test piece
8 Calibration of the apparatus
8.1 General
The output of the strain gauge should be calibrated by applying a known static force to the strain gauged
elastic bar. Figure B.1 shows an example of the one-bar testing machine.
In the case of the SHB testing machine, stress and strain can be calculated by applying the theoretical
equation with the density, modulus of elasticity and the transmission speed of the longitudinal wave in the
elastic bar. In this case, it is necessary to carry out tests after precisely measuring each physical property
and ensuring its consistency. Details are given in Annex C.
8.2 Displacement measuring device
For the displacement measuring devices, the appropriate calibration shall be carried out in the static
condition.
9 Procedure
9.1 General
Using the input device (6.2), high strain rate is applied on the test piece along the axial direction of the
test piece. The force applied to the test piece is measured by the force measurement device (6.4). At the
same instance, the variation of L , L or L of the test piece is measured by the displacement measurement
total c o
device (6.5).
The configuration of the test piece should be determined based on the designated strain-rate range, the
input device (6.2), the force measurement device (6.4), and the displacement measurement device (6.5).
The test is carried out at room temperature between 10 °C and 35 °C, unless otherwise specified. The test
temperature may be recorded if needed. Tests carried out under controlled conditions should be conducted
at a temperature of (23 ± 5) °C.
9.2 Mounting the test piece
When the test piece is mounted in the clamp, ensure good alignment to apply only axial force. Also, the test
piece and the elastic bar should be connected carefully to ensure a good alignment.
When a type-A
...
Norme
internationale
ISO 26203-1
Troisième édition
Matériaux métalliques — Essai de
2025-12
traction à vitesses de déformation
élevées —
Partie 1:
Systèmes de type à barre élastique
Metallic materials — Tensile testing at high strain rates —
Part 1: Elastic-bar-type systems
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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et désignations . 1
5 Principes . 3
6 Appareillage . 3
7 Éprouvette . 5
7.1 Forme, dimensions et préparation des éprouvettes .5
7.2 Éprouvettes typiques.7
8 Étalonnage des appareils . 8
8.1 Généralités .8
8.2 Dispositif de mesure du déplacement .9
9 Mode opératoire . 9
9.1 Généralités .9
9.2 Montage de l'éprouvette .9
9.3 Application de la force .9
9.4 Mesures et enregistrements.9
10 Évaluation des résultats d'essai .11
11 Rapport d'essai .12
Annexe A (informative) Méthode d'essai de traction quasi-statique .13
Annexe B (informative) Exemple de méthode à barre unique .15
Annexe C (informative) Exemple de la méthode avec barre d'Hopkinson (SHB) .22
Bibliographie .29
iii
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 (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
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 tout ou partie de tels droits de propriété. Les détails concernant les références aux droits
de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l'élaboration du présent document
sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par l'ISO (voir
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Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de
l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des métaux, sous-
comité SC 1, Essais uniaxiaux, en collaboration avec le comité technique CEN/TC 459/SC 1, Méthodes d’essai
des aciers (autres que l'analyse chimique), du Comité européen de normalisation (CEN) conformément à
l’Accord de coopération technique entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 26203-1:2018), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— la modification de la note en 7.1;
— la note dans A.6 a été déplacée dans le corps du texte.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 26203 est disponible sur le site Internet de l’ISO.
Il convient que l'utilisateur adresse tout retour d'information ou toute question concernant le présent
document à l'organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l'adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
Introduction
Les essais de traction sur des matériaux métalliques en tôles à des vitesses de déformation élevées sont
importants pour obtenir une analyse fiable de la résistance aux chocs des véhicules. La plage de vitesses de
−3 3 −1
déformation comprise entre 10 et 10 s est considérée comme la plus pertinente pour les accidents de
véhicules, sur la base de calculs expérimentaux et numériques tels que l'analyse par éléments finis (FEA)
pour la résistance aux chocs. Afin d'évaluer avec précision la résistance aux chocs d'un véhicule, on utilise
généralement une caractérisation fiable de la contrainte-déformation des matériaux métalliques à des
−3 −1
vitesses de déformation supérieures à 10 s . Lors d'un accident, le taux de déformation maximal atteint
3 −1
souvent 10 s , auquel la résistance du matériau peut être nettement supérieure à celle obtenue dans des
conditions de charge quasi-statiques. La fiabilité de la simulation de collision dépend donc de la précision
des données d'entrée spécifiant la sensibilité des matériaux au taux de déformation.
Bien qu'il existe plusieurs méthodes pour les essais à vitesse de déformation élevée, des solutions sont
nécessaires pour traiter trois problèmes significatifs.
Le premier problème vient du bruit dans le signal de mesure de la force.
— La force d'essai est généralement détectée en un point de mesure sur le dispositif de mesure de la force,
situé à une certaine distance de l'éprouvette.
— De plus, l'onde élastique qui a déjà franchi le point de mesure y revient par réflexion à l'extrémité du
dispositif de mesure de la force. Si le temps d'essai est comparable au temps de propagation de l'onde au
travers du dispositif de mesure de la force, la courbe contrainte-déformation peut présenter de grandes
oscillations résultant de la superposition d'ondes directes et indirectes. Lors des essais quasi-statiques,
a contrario, le temps d'essai est suffisamment long pour qu'il y ait un grand nombre d'allers et retours de
l'onde élastique. De ce fait, la force atteint un état de saturation et s'équilibre en tout point du dispositif
de mesure de la force.
Il y a deux solutions opposées pour ce problème.
— L'une d'elles consiste à utiliser un dispositif de mesure de la force de courte longueur, ce qui permettra
d'atteindre l'état de saturation rapidement. Cette approche est souvent adoptée dans le système de type
servo-hydraulique.
— L'autre solution consiste à utiliser un dispositif de mesure de la force de très grande longueur, ce qui
permet de terminer un essai avant que l'onde réfléchie atteigne le point de mesure. Le système de type à
barre élastique est basé sur cette dernière approche.
Le deuxième problème est la nécessité de mesurages rapides et précis du déplacement ou de l'allongement
de l'éprouvette.
— Les extensomètres conventionnels ne conviennent pas du fait de leur grande inertie. Il convient d'utiliser
des méthodes de type sans contact, tels que dispositifs optiques ou à laser. Il est également acceptable
de mesurer les déplacements en utilisant la théorie de la propagation d'une onde élastique dans un
appareillage convenablement conçu, dont des exemples sont présentés dans le présent document.
— Le déplacement de l'extrémité de la barre peut être simplement calculé seulement à partir des mêmes
données que celles pour la mesure de force, c'est-à-dire l'histoire des déformations en un point connu de
la barre. De ce fait, il n'est pas requis d'évaluation de la rigidité de la machine pour le système à barre
élastique.
Le dernier problème est la répartition non homogène de la force dans la section le long de l'éprouvette.
— Pour des essais quasi-statiques, une éprouvette avec une grande longueur calibrée et de grands filetages
est recommandée pour obtenir un état de contrainte uniaxiale, homogène dans la section calibrée.
— Afin d'obtenir un essai valable avec un équilibre de la force pendant l'essai dynamique, l'éprouvette est
conçue de manière différente que l'éprouvette typiquement conçue pour les essais quasi-statiques. Les
éprouvettes pour essais dynamiques doivent être généralement plus courtes pour la dimension parallèle
à l'axe de chargement que les éprouvettes typiquement utilisées pour les essais quasi-statiques.
v
Le système à barre élastique peut alors apporter des solutions pour répondre aux problèmes des essais
dynamiques et est largement utilisé pour obtenir des courbes contrainte-déformation précises à environ
3 −1
10 s . L'International Iron and Steel Institute a developpé des «Recommendations for Dynamic Tensile
[1]
Testing of Sheet Steel» fondées sur des essais interlaboratoires réalisés par différents laboratoires. Les
résultats des essais interlaboratoires montrent la grande qualité des données obtenues par les systèmes de
type à barre élastique. La connaissance rassemblée pour les systèmes de type à barre élastique est résumée
[2]
dans le présent document: ISO 26203-2 couvre les systèmes servo-hydrauliques et les autres systèmes
d'essais de traction à vitesse de déformation élevée.
vi
Norme internationale ISO 26203-1:2025(fr)
Matériaux métalliques — Essai de traction à vitesses de
déformation élevées —
Partie 1:
Systèmes de type à barre élastique
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie les lignes directrices pour tester les matériaux en tôle métallique afin de
déterminer les caractéristiques de contrainte-déformation à des vitesses de déformation élevées. Le présent
document couvre l'utilisation de systèmes de type barre élastique.
2 −1
La présente méthode d'essai couvre la gamme de vitesses de déformation au-dessus de 10 s .
NOTE 1 Cette méthode d'essai est également applicable aux géométries d'éprouvettes de traction autres que les
éprouvettes plates considérées ici.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences 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 — Étalonnage et vérification des machines pour essais statiques uniaxiaux
— Partie 1: Machines d'essai de traction/compression — Étalonnage et vérification du système de mesure de
force
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
L’ISO et l'IEC maintiennent des bases de données terminologiques pour l’utilisation en normalisation
disponibles aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
système de type à barre élastique
système de mesure dans lequel le dispositif de mesure de la force est rallongé dans la direction axiale pour
éviter que la mesure de la force soit affectée par les ondes réfléchies aux extrémités de l'appareillage
Note 1 à l'article: La désignation «système à barre élastique» vient du fait que ce type de système utilise normalement
une longue barre élastique comme dispositif de mesure de la force.
4 Symboles et désignations
Les symboles et leurs désignations correspondantes sont donnés dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Symboles et désignations
Symbole Unité Désignation
Éprouvette
a mm épaisseur initiale d'une éprouvette plate
o
b mm largeur initiale de la longueur calibrée d'une éprouvette plate
o
b mm largeur(s) de la zone d'amarrage d'une éprouvette
g
L mm longueur de base initiale [voir 7.1 e)]
o
L mm longueur calibrée
c
L mm longueur totale qui inclut la longueur calibrée et les raccordements
total
L mm longueur de base finale après rupture
u
r mm rayon de l'épaule
S mm aire initiale de la section transversale de la longueur calibrée
o
S mm aire de la section transversale de la barre élastique
b
Temps
t s temps
Allongement
allongement pour cent après rupture
NOTE Avec des éprouvettes non proportionnelles, le symbole A est complété par un
A %
indice qui indique la longueur de base initiale mesurée en millimètres, par exemple:
A = Allongement pour cent après rupture avec une longueur de base initiale
20mm
L = 20 mm
o
limite supérieure de l'allongement pour cent spécifiée pour la vitesse moyenne de
A %
u
déformation
Déplacement
u mm déplacement par l'onde élastique
u mm déplacement à l'extrémité de la longueur de base initiale
u mm déplacement à l'extrémité de la longueur de base initiale
u (t) mm déplacement de l'extrémité de la barre élastique au temps t
B
Déformation
e — déformation conventionnelle
e — déformation conventionnelle désirée avant d'atteindre l'équilibre
s
ε — déformation élastique
ε — déformation élastique à l'extrémité de la barre élastique (voir Annexe B)
B
ε — déformation élastique dans la section C (voir Annexe B)
g
Vitesse de déformation
−1
vitesse de déformation conventionnelle
e s
−1
vitesse moyenne de déformation conventionnelle
s
e
Force
F N force
F N force maximale
m
Contrainte
R MPa contrainte conventionnelle
R MPa résistance à la traction
m
R MPa résistance à la traction conventionnelle, limite d'extension
t
Module d'élasticité
E MPa module d'élasticité
E MPa module d'élasticité de la barre
b
TTabableleaauu 1 1 ((ssuuiitte)e)
Symbole Unité Désignation
Vitesse de l'onde
−1
c mm s vitesse de propagation de l'onde dans la barre élastique
−1
c mm s vitesse de propagation de l'onde dans l'éprouvette
Vitesse
−1
v (t) mm s vitesse du bloc de percussion (voir Annexe B)
A
−1
v mm s vitesse de la particule en tout point de la barre (voir Annexe C)
−1
v mm s vitesse de la particule incidente (voir Annexe C)
i
−1
v mm s vitesse de la particule réfléchie (voir Annexe C)
r
−1
v mm s vitesse de la particule transmise (voir Annexe C)
t
Signal
U V signal amplifié
A
5 Principes
Les caractéristiques contrainte déformation des matériaux métalliques à vitesse de déformation élevées
sont évaluées.
−1
À une vitesse de déformation supérieure à 10 s , le signal de la force est très perturbé par les passages
multiples des ondes réfléchies à l'intérieur du capteur de force qui est utilisé pour les essais quasi-statiques.
De ce fait, des techniques spéciales sont requises pour la mesure de la force. Cela peut être réalisé de deux
manières opposées:
— l'une consiste à allonger le dispositif de mesure de la force dans la direction de chargement, de façon à
terminer la mesure avant que l'onde élastique soit réfléchie à l'autre extrémité (systèmes de type à barre
élastique);
— une autre façon consiste à raccourcir le dispositif de mesure de la force, réduisant ainsi le temps
nécessaire pour atteindre un équilibre dynamique à l'intérieur du dispositif de mesure de la force et
réalisant sa fréquence naturelle plus élevée (systèmes de type servo-hydraulique).
−1 −1
Les essais à basse vitesse de déformation (en dessous de 10 s ) peuvent être réalisés avec une machine
d'essai de traction quasi-statique conforme à la norme ISO 6892-1. Cependant, des dispositions spéciales
sont nécessaires lorsque cette machine est utilisée pour des essais à des vitesses de déformation supérieures
à celles habituellement utilisées. Il convient d'utiliser une éprouvette spécifiée pour les méthodes d'essai à
vitesse de déformation élevée. Voir l'Annexe A pour plus de détails sur la procédure d'essai relative à cette
pratique.
6 Appareillage
6.1 Barre élastique. En utilisant une longue barre élastique, il convient que l'essai soit terminé avant que
l'onde élastique soit réfléchie à l'autre extrémité de la barre, à l'opposé de l'éprouvette. Par la suite, la force
peut être mesurée sans être perturbée par les ondes réfléchies. Pour cette méthode, on utilise normalement
une machine d'essai à barre unique ou une machine d'essai à barre d'Hopkinson (SHB) (voir Annexes B et C).
6.2 Dispositif d'entrée. Pour la méthode d'entrée, un chargement de type en boucle ouverte est
−1
normalement appliqué. La limite supérieure de la vitesse d'entrée est approximativement de 20 m s . Pour
les machines d'essai SHB, un tube ou une barre de percussion est utilisé. Pour les machines d'essai à barre
unique, on utilise normalement un marteau.
6.3 Méthode d'amarrage. Un mécanisme d'amarrage approprié (méthode pour connecter une éprouvette
et une barre élastique) est un facteur critique sur la qualité des données (voir Annexe B et Annexe C).
Les ancrages pour les machines d'essai SHB ou à barre unique sont montés directement sur les barres
élastiques. Il convient que les ancrages soient faits dans le même matériau et qu'ils aient le même diamètre
que les barres élastiques pour assurer un changement minimal de l'impédance lorsque l'onde de contrainte
se propage dans le train de chargement. Si on utilise un matériau différent ou une dimension différente, il
convient d'en tenir effectivement compte dans l'évaluation des contraintes et déformations.
6.4 Dispositif de mesurage de la force. Il convient de mesurer la force au moyen de jauges de déformation
de longueur de base courte et appropriée, typiquement 2 mm, placées sur les barres élastiques directement
connectées à l'éprouvette.
Il convient de positionner les jauges de déformation dans une zone où l'onde élastique n'est pas influencée par
des effets de bord. De manière à mesurer une onde élastique unidimensionnelle, les jauges de déformation
doivent être placées à une distance des extrémités des barres, égale à au moins cinq fois le diamètre des
barres (voir Annexe B et Annexe C).
2 −1
NOTE La gamme de vitesses de déformation mesurables par cette méthode est 10 s ou au-dessus. Il n'est pas
2 −1
pratique de construire une machine d'essai pour des vitesses de déformation inférieures à 10 s , parce que des barres
de plusieurs dizaines de mètres de longueur seraient requises.
Pour assurer la validité des courbes contrainte-déformation, les barres élastiques doivent être droites.
Des supports ou des guides appropriés doivent être utilisés pour les barres élastiques afin d'atteindre cet
objectif.
6.5 Appareils de mesure
6.5.1 Dispositif de mesurage du déplacement. La déformation dans un essai de traction est représentée
par le rapport entre le déplacement relatif de deux points de la longueur de base, par exemple longueurs
initiale et finale de la base de l'éprouvette.
En général, pour les essais quasi-statiques, un extensomètre monté sur la longueur de base de l'éprouvette
est utilisé et la mesure est précise. Cependant, avec des vitesses de déformation élevées, il est impossible
d'utiliser cette méthode du fait des effets d'inertie de l'extensomètre. Ainsi, la mesure du déplacement ou de
l'allongement de l'éprouvette à des vitesses de déformation élevées doit être effectuée à l'aide de dispositifs
sans contact ou de jauges de contrainte placées sur des barres élastiques.
Des dispositifs de mesure qui peuvent être utilisés pour la mesure du déplacement dans des systèmes de
type à barre élastique sont décrits de 6.5.2 à 6.5.4. Ces dispositifs sont recommandés pour des vitesses de
3 −1
déformation jusqu'à 10 s et il convient que les déplacements mesurés soient enregistrés pendant toute la
durée de l'essai. Les dispositifs suivants peuvent être utilisés conjointement. Par exemple lorsque 6.5.2 et
6.5.4 sont utilisés en combinaison, le déplacement à l'une des extrémités de la longueur de base initiale (L )
o
est mesuré par un dispositif de type capteur de déplacement sans contact (6.5.2) et à l'autre extrémité, on
effectue la mesure avec un dispositif avec jauges de déformation (6.5.3) placé à la surface de la barre.
6.5.2 Capteur de déplacement de type sans contact. Le déplacement à une extrémité de la longueur de
base initiale (L ) est mesuré et enregistré par laser, dispositif optique ou similaire.
o
Au moyen de deux dispositifs de type 6.5.2 ou d'un dispositif de type 6.5.2 et d'un dispositif de type 6.5.4,
la variation de L à la Figure 1 (éprouvette de type A dans l'Article 7) en fonction du temps peut être
total
mesurée et l'allongement peut être calculé.
6.5.3 Extensomètre de type sans contact. Des caméras à grande vitesse, des extensomètres Doppler ou
laser ou d'autres systèmes sans contact peuvent être utilisés pour mesurer la variation de L , voir Figure 2
c
(éprouvette de type B dans l'Article 7).
6.5.4 Jauges de déformation. Il convient que la variation du déplacement de l'extrémité de la barre
élastique en fonction du temps soit calculée au moyen de la Formule (1) sur la base de l'histoire de la
déformation mesurée par les jauges de déformation placées sur la barre élastique.
t
ut() ct ()dt (1)
BB0
où
u (t) est le déplacement de l'extrémité de la barre élastique au temps t;
B
ε est la déformation élastique à l'extrémité de la barre élastique (voir Annexe B);
B
c est la vitesse de propagation de l'onde dans la barre élastique.
6.6 Instruments d'acquisition des données. Des amplificateurs et des enregistreurs de données tels que
des oscilloscopes sont utilisés pour évaluer les courbes contrainte-déformation à partir des signaux bruts. Il
convient que chaque instrument ait une réponse en fréquence suffisamment élevée. La réponse en fréquence
de tous les éléments du système de mesure électronique doit être choisie pour assurer que toutes les données
enregistrées ne soient pas influencées de manière négative par la réponse en fréquence d'un quelconque
composant individuel; typiquement, cela requiert une réponse en fréquence minimale de l'ordre de 500 kHz.
Pour les enregistreurs de données numériques, il convient que la résolution minimale des données mesurées
soit de 10 bits.
7 Éprouvette
7.1 Forme, dimensions et préparation des éprouvettes
La géométrie des éprouvettes est déterminée par les exigences suivantes.
a) La vitesse maximale de déformation requise détermine la longueur calibrée. Une éprouvette de longueur
calibrée plus petite peut atteindre des vitesses de déformation plus élevées. Ainsi de façon à atteindre
l'équilibre de la force dans l'éprouvette, il convient que la longueur calibrée soit suffisamment courte
pour une gamme donnée de vitesse de déformation.
3 −1
b) De façon à assurer l'équilibre des forces à des vitesses de déformation jusqu'à 10 s , la longueur calibrée
est de préférence inférieure à 20 mm.
Il convient que la déformation uniforme sur la longueur calibrée de l'éprouvette requiert que la force
soit équilibrée aux deux extrémités de l'éprouvette. La force se propage sous forme d'une onde élastique.
Pour atteindre l'équilibre, il convient au moins de respecter l'inégalité suivante [voir Formule (2)].
L e
cs
≤ (2)
c e
où
L est la longueur calibrée de l'éprouvette;
c
c est la vitesse de propagation de l'onde élastique dans l'éprouvette;
e est la déformation conventionnelle désirée avant d'atteindre l'équilibre;
s
e est la vitesse de déformation de l'essai.
c) Il convient que la largeur de l'éprouvette soit déterminée pour obtenir une contrainte uniaxiale pendant
l'essai. Il convient d'appliquer la règle suivante, donnée dans les Formules (3) et (4):
L
o
≥2 (3)
b
o
b
o
≥2 (4)
a
o
où
a est l'épaisseur initiale d'une éprouvette plate;
o
b est la largeur initiale de la longueur calibrée d'une éprouvette plate;
o
L est la longueur de base initiale.
o
NOTE L'utilisation de la limite inférieure de la valeur de la Formule 3, L /b = 2, peut entrainer une
o o
distribution fortement non uniforme de la déformation lorsque l’on procède à des essais sur des aciers à très fortes
résistance de traction, des matériaux à faible écrouissage comme le Ti-6Al-4V et les aciers à haute résistance. Par
conséquent, les matériaux de ce type présentent un rapport L /b supérieur à 2.
o o
d) En général, sauf si cela n'est pas pratique ou pas nécessaire, il convient que l'épaisseur de l'éprouvette
soit l'épaisseur totale du matériau pour autant que la capacité de la machine d'essai le permette.
e) Il convient que le rayon de raccordement des éprouvettes de type A (voir Figure 1) soit suffisamment
petit pour que L soit considéré comme la longueur de base initiale (L ). Il convient que le rayon
total o
de raccordement de l'éprouvette de type B (voir Figure 2) soit suffisamment grand pour que L soit
c
considéré comme la longueur de la jauge d'origine (L ).
o
Pour les éprouvettes de type A et de type B, il existe des incertitudes dans les données de traction
uniaxiale calculées à partir du déplacement de la barre. Ces incertitudes sont dues à la non-uniformité de
la déformation axiale à l'intérieur de la longueur de base initiale, qui est utilisée ici comme longueur de
base de référence pour les calculs de déformation. Pour évaluer les effets potentiels de la non-uniformité
des déformations, il est recommandé de comparer les deux ensembles de données quasi statiques de la
contrainte vraie par rapport à la déformation vraie, c'est-à-dire:
1) un ensemble obtenu à partir des mesures de déformation basées sur les déplacements de la barre
(c'est-à-dire les déplacements aux emplacements en bout de barre sur l'éprouvette) rapportées à
L ou L avec la géométrie choisie d'éprouvette pour essais à vitesse de déformation élevée, et
total o
2) l'autre obtenu à partir de données de déformation obtenues avec un extensomètre monté sur la
partie centrale de la section réduite calibrée d'une éprouvette de traction conventionnelle conforme
à l'ISO 6892-1.
Il convient que le résultat de cette comparaison soit consigné dans le rapport d'essai pour fournir une
évaluation pour les utilisateurs potentiels de données de traction pour des vitesses de déformation
élevées, obtenues conformément à cette spécification. Si la différence dépasse une valeur convenue
par l'utilisateur et le laboratoire, il convient alors d'utiliser des mesures de déformation basées sur des
mesures de déformation locale à l'intérieur de la longueur de base.
f) Il convient que la zone d'amarrage présente une section transversale bien supérieure à celle de la
longueur calibrée de l'éprouvette de façon à présenter une déformation négligeable et clairement pas
de déformation plastique dans la zone d'amarrage. En général, lorsque l’épaisseur de la zone d'amarrage
et la longueur entre repères de l’éprouvette sont identiques, le rapport entre la zone d'amarrage et la
largeur de la longueur entre repères doit respecter la règle définie par la Formule (5):
b R
o t
< (5)
b R
g m
où
b est la largeur initiale de la longueur calibrée d'une éprouvette plate;
o
b est la largeur de la zone d'amarrage d'une éprouvette;
g
R est la résistance à la traction;
m
R est la résistance à la traction conventionnelle, limite d'extension.
t
g) Il convient que la surface usinée de l'éprouvette soit exempte d'écrouissage, de fissures, d'entailles et
autres défauts de surface, qui peuvent causer des concentrations de contrainte.
Légende
b largeur initiale de la longueur calibrée
o
b largeur de la section d'amarrage
g
L longueur calibrée
c
L longueur totale qui inclut la longueur calibrée et le raccordement
total
r rayon de raccordement
Figure 1 — Éprouvette de type A
Légende
b largeur initiale de la longueur calibrée
o
b largeur de la section d'amarrage
g
L longueur calibrée
c
r rayon de raccordement
Figure 2 — Éprouvette de type B
7.2 Éprouvettes typiques
Les dimensions recommandées des éprouvettes sont indiquées aux Figures 3 et 4. Le rapport entre les
largeurs de la zone d'amarrage et de la longueur de base est normalement supérieur à 2.
Conformément aux méthodes d'essai et/ou aux objectifs des essais, d'autres configurations d'éprouvette
peuvent être utilisées.
Les éprouvettes typiques des Figures 3 et 4 sont appropriées lorsque la vitesse maximale de déformation
3 −1
mesurée s'élève jusqu'à 10 s et également lorsqu'il est demandé de comparer des résultats d'essai obtenus
pour plusieurs vitesses de déformation. Pendant l'allongement uniforme, l'effet de taille de l'éprouvette sera
faible. Cependant, étant donné qu'après allongement uniforme, les caractéristiques mesurées dépendent de
la taille de l'éprouvette, il est recommandé que toutes les éprouvettes utilisées pour obtenir un jeu unique
de données aient la même géométrie et les mêmes dimensions, y compris pour les essais à faible vitesse de
déformation.
Dimensions en millimètres
b Maximum 5
o
L 10
total
r 1,5
Figure 3 — Dimensions typiques des éprouvettes de type A
Dimensions en millimètres
b Maximum 5
o
L 10
c
r 5,0
Figure 4 — Dimensions typiques des éprouvettes de type B
8 Étalonnage des appareils
8.1 Généralités
Il convient que la sortie des jauges de déformation soit étalonnée par application d'une force statique connue
à la barre élastique équipée de jauges de déformation. La Figure B.1 montre un exemple de machine d'essai
à barre unique.
Dans le cas des machines d'essai SHB, la contrainte et la déformation peuvent être calculées en appliquant
l'équation théorique avec la masse volumique, le module d'élasticité et la vitesse de transmission de l'onde
longitudinale dans la barre élastique. Dans ce cas, il est nécessaire de réaliser des essais après avoir mesuré
précisément chaque propriété physique et s'être assuré de leur cohérence. Les détails sont indiqués dans
l'Annexe C.
8.2 Dispositif de mesure du déplacement
Pour les dispositifs de mesure du déplacement, l'étalonnage approprié doit être réalisé en statique.
9 Mode opératoire
9.1 Généralités
Au moyen du dispositif d'entrée (6.2), une vitesse de déformation élevée est appliquée à l'éprouvette dans la
direction axiale de l'éprouvette. La force appliquée à l'éprouvette est mesurée avec le dispositif de mesure de
la force (6.4). Au même moment, la variation de L , L ou L de l'éprouvette est mesurée avec le dispositif
total c o
de mesure de déplacement (6.5).
Il convient de déterminer la configuration de l'éprouvette en fonction de la gamme indiquée de vitesse de
déformation, le dispositif d'entrée (6.2), le dispositif de mesure de la force (6.4) et le dispositif de mesure du
déplacement (6.5).
L'essai est réalisé à température ambiante entre 10 °C et 35 °C, sauf spécification contraire. La température
d'essai peut être enregistrée si nécessaire. Il convient que les essais réalisés dans des conditions contrôlées
soient réalisés à une température de (23 ± 5°) °C.
9.2 Montage de l'éprouvette
Lorsque l'éprouvette est montée dans les mors, assurer un bon alignement de façon à appliquer seulement
une force axiale. Il convient également que l'éprouvette et la barre élastique soient soigneusement connectées
pour assurer un bon alignement.
Lorsqu’une éprouvette de type A est choisie, il convient de monter l'éprouvette de façon telle que l'espacement
entre les extrémités d'amarrage soit L (voir Figure 1) et il convient de centrer la section calibrée de
total
l'éprouvette dans cet espace (voir Figure C.3).
9.3 Application de la force
La force est appliquée par les méthodes décrites en 6.2. Pour obtenir la vitesse de déformation visée, il
convient que la vitesse du tube de percussion, de la barre de percussion ou du marteau soit déterminée à
l'avance.
NOTE Des lignes directrices sur la vitesse du marteau pour la méthode à barre unique et la vitesse du dispositif
de percussion pour la méthode avec barre d'Hopkinson sont indiquées en B.2 et C.2, respectivement.
9.4 Mesures et enregistrements
Les dispositifs de mesure de la force (6.4) mesurent la variation en fonction du temps de la déformation
élastique et les dispositifs de mesure du déplacement (6.5) mesurent la variation en fonction du temps
du déplacement des interfaces entre les barres élastiques et l'éprouvette d'essai ou de deux points aux
extrémités de L . Ces données mesurées doivent être enregistrées.
o
a) Déformation conventionnelle et vitesse de déformation conventionnelle ( ee, ):
Il convient de calculer la déformation conventionnelle (e) et la vitesse de déformation conventionnelle (
e ) à partir des données de déplacement obtenues en suivant la technique décrite en 6.5. Il convient de
calculer la déformation conventionnelle et la vitesse de déformation conventionnelle au moyen des
Formules (6) et (7):
eu ()uL/ (6)
12 o
ee
nn 1
e (7)
t
où
u , u sont les déplacements aux extrémités de la longueur de base initiale;
1 2
e est la déformation conventionnelle à l'étape n + 1;
n+1
e est la déformation conventionnelle à l'étape n;
n
Δt est l'incrément de temps entre les étapes n et n + 1.
b) Contrainte conventionnelle (R)
Au moyen de la force mesurée selon 6.4, la contrainte conventionnelle est calculée au moyen de la Formule (8).
R = F/S (8)
o
où
R est la contrainte conventionnelle;
F est la force;
S est l'aire initiale de la section transversale de la longueur calibrée.
o
c) Allongement pour cent après rupture (A)
Il convient de déterminer l'allongement pour cent après rupture au moyen des Formules (9) et (10).
Pour une éprouvette de type A, calculez A à l'aide de la Formule (9):
LL
utotal
A (9)
L
total
où
A est l'allongement pour cent après rupture;
L est la longueur de base après rupture;
u
L est la longueur de base initiale d'une éprouvette de type A.
total
Pour une éprouvette de type B, calculez A à l'aide de la Formule (10):
LL
uc
A (10)
L
c
où
A est l'allongement pour cent après rupture;
L est longueur de base après rupture;
u
L est la longueur de base initiale d'une éprouvette de type B.
c
d) Vitesse moyenne de déformation ( e )
La valeur moyenne de la vitesse de déformation est obtenue en calculant la moyenne entre des déformations
de 1 % (0,01) et de 10 % (0,1) comme donné dans la Formule (11).
(0,1-0,01)
e (11)
tt
10 1
où
−1
e est la vitesse moyenne de déformation (s );
t est le temps pour une déformation de 1 %;
t est le temps pour une déformation de 10 %.
Lorsque la déformation à rupture est inférieure à 10 %, la vitesse moyenne de déformation sera calculée
entre une déformation de 1 % et la déformation mesurée à la rupture.
Par accord, la limite supérieure de l'intervalle de déformation peut être modifiée de 10 % en une autre valeur
spécifiée telle que la déformation à la force maximale.
Lorsqu'une autre valeur spécifiée est appliquée comme limite supérieure de l'allongement pour cent, il
convient que le symbole soit le suivant:
e
1−A
u
où A est la limite supérieure de l'allongement pour cent spécifiée pour la vitesse moyenne de déformation.
u
10 Évaluation des résultats d'essai
Du fait de problèmes dans l'évaluation des caractéristiques du matériau, il convient d'envisager un contre-
essai ou la réalisation d'une interprétation convenable des données d'essai dans les cas suivants:
a) la rupture d'une éprouvette ne survient pas à une distance du centre de l'éprouvette inférieure ou égale
au quart de la longueur de base;
b) le signal de contrainte présente de grandes oscillations (voir Figure 5);
c) la vitesse moyenne de déformation est significativement différente de la vitesse de déformation visée et
l'augmentation initiale de la vitesse de déformation n'est pas à l'intérieur de l'intervalle de déformation
convenu (par exemple 5 % de déformation);
d) à l'intérieur de l'intervalle de déformation convenu, la variation de la vitesse de déformation dépasse
de ±30 % la vitesse moyenne de déformation;
e) la pente de la courbe contrainte-déformation dans le domaine élastique en condition dynamique est
significativement différente de la pente escomptée (pente irrégulière, Figure 5).
Légende
données sans problèmes de mesure
pente irrégulière
pente irrégulière + oscillation
R contrainte conventionnelle (MPa)
e déformation conventionnelle
Figure 5 — Exemple de problème de mesure lors des essais à vitesse de déformation élevée
Il y a deux problèmes majeurs de qualité pour les essais de traction à vitesse de déformation élevée:
— les oscillations de la force;
— la pente irrégulière de la courbe contrainte-déformation dans le domaine élastique.
Le premier problème est dû à un dysfonctionnement du système de mesure de la force. Des oscillations de
charge apparaissent lorsque la machine d'essai ou les éléments du train de charge ne sont pas correctement
alignés (par exemple, barre élastique non droite ou mal alignée) ou lorsque le mécanisme de serrage n'est pas
approprié. Dans le premier cas, ce problème peut être réduit en réajustant soigneusement la configuration
de la machine ou l'alignement du support ou des guides de la barre élastique, ou les deux. Dans le second cas,
cela peut être amélioré grâce à un serrage correct de l'éprouvette.
Le second problème concerne une pente irrégulière dans le domaine élastique de la courbe contrainte-
déformation. Cela peut être dû à un surcroît de déformation dans les éléments du système de mise en charge
en dehors de la section calibrée de l'éprouvette. Ce problème est rarement observé dans les systèmes de type
à barre parce que le déplacement de l'extrémité de la barre peut être obtenu au moyen de la théorie de la
propagation de l'onde élastique. Cependant, une pente irrégulière peut apparaître lorsque la résistance de
montage ou d'amarrage entre l'éprouvette et la fixation (voir Figures B.2 et B.3) n'est pas suffisante et/ou
lorsque le bord de l'éprouvette (c'est-à-dire le bord de L ) est situé à un emplacement significativement
total
différent de celui de l'extrémité de la barre, ou les deux.
Dans de tels cas, il convient d'ajuster la configuration d'essai.
11 Rapport d'essai
Par acco
...
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