ISO 6721:1983

Plastics — Determination of damping properties and complex modulus by bending vibration

Plastiques — Détermination des propriétés d'amortissement et du module complexe, au moyen de vibration en flexion

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 31-Aug-1983
• Withdrawal Date: 31-Aug-1983
• ICS: 83.080 - Plastics
• Technical Committee: ISO/TC 61/SC 2 - Mechanical behavior
• Drafting Committee: ISO/TC 61/SC 2 - Mechanical behavior
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Completion Date: 02-Nov-1994

Relations

• Revised: ISO 6721-1:1994 - Plastics — Determination of dynamic mechanical properties — Part 1: General principles
• Effective Date: 15-Apr-2008
• Revised: ISO 6721-4:1994 - Plastics — Determination of dynamic mechanical properties — Part 4: Tensile vibration — Non-resonance method
• Effective Date: 15-Apr-2008
• Revised: ISO 6721-3:1994 - Plastics — Determination of dynamic mechanical properties — Part 3: Flexural vibration — Resonance-curve method
• Effective Date: 15-Apr-2008
• Revised: ISO 6721-10:1997 - Plastics — Determination of dynamic mechanical properties — Part 10: Complex shear viscosity using a parallel-plate oscillatory rheometer
• Effective Date: 15-Apr-2008

Standards Content (Sample)

International Standard 6721
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDlZATION.ME~YHAPOLIHAR OPrAHM3AUHR il0 CTAHLIAF’TM3AUMM.ORGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Plastics - Determination of damping properties and
complex modulus by bending vibration
Plastiques - Détermination des propriétés d‘amortissement et du module complexe, au moyen de vibration en flexion
First edition - 1983-09-15
UDC 678.5/.8 : 620.178.311.6 Ref. No. IS0 6721-1983 (E)
Descriptors : plastics, tests, determination, mechanical properties, damping capacity, vibration, test specimens.
Price based on 5 pages

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Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national standards bodies (IS0 member bodies). The work of developing International
Standards is carried out through IS0 technical committees. Every member body
interested in a subject for which a technical committee has been authorized 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.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the IS0 Council.
International Standard IS0 6721 was developed by Technical Committee ISO/TC 61,
plastics, and was circulated to the member bodies in May 1982.
It has been approved by the member bodies of the following countries:
Belgium
Hungary South Africa, Rep. of
Brazil India Spain
Canada Iran Sweden
China Israel Switzerland
Czechoslovakia Italy Tanzania
Egypt, Arab Rep. of Japan USA
Finland Korea, Rep. of USSR
France Poland
Germany, F.R. Romania
The member body of the following country expressed disapproval of the document on
technical grounds:
United Kingdom
O International Organization for Standardization, 1983 O
Printed in Switzerland

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INTERNATIONAL STANDARD IS0 6721-1983 (E)
Plastics - Determination of damping properties and
complex modulus by bending vibration
1 Scope and field of application 3.4 loss factor, d; loss tangent, tan 6: The tangent of the
phase angle 6 between stress and strain; it is given by the quo-
used as a
tient tan 6 = E'IE. Commonly d = tan 6 is
This International Standard specifies a bending vibration
measure of the damping of a system subject to forced vibra-
method for determining the damping properties and complex
tions.
modulus of homogeneous and laminated plastics especially in-
tended for acoustical insulation, for example systems of sheet
3.5 resonance curve: Curve giving the frequency
metal coated with a damping plastic layer or sandwich systems
dependence of the amplitude of a damped system subjected to
consisting of two sheet metal layers with an intermediate
forced vibrations.
plastic layer.?
3.6 resonance frequency, fR = fmax: The frequency of the
For many purposes it is useful to determine these properties as
functions of the temperature. maximum amplitude of the resonance curve; fR is proportional
to the square root of the storage modulus E of a viscoelastic
system.
Other methods for the determination of damping properties are
described in IS0 537 and IS0 2856.
3.7 half-width of the resonance curve, Af: Quantity
measured at the amplitudes A = (1I@)AR = 0,707 AR of the
resonance curve, where AR is the resonance amplitude. Af is
2 References
related to the loss factor d by the equation d = Af/fR.
IS0 537, Plastics - Testing with the torsion pendulum.
4 Principle
IS0 2856, Elastomers - General requirements for dynamic
The test is performed on bars or strips which are either verti-
testing.
cally arranged, one end being clamped and the other end being
free, or are supported horizontally by thin threads in two vibra-
tion nodes. The specimen is submitted to forced vibrations in a
frequency range between about 100 and 1 O00 Hz. From the
3 Definitions
resonance curve (see 3.5) determined by this test, the storage
modulus E' (see 3.2) is calculated in the range of about
5 x 10- 1 to 2 x 105 MPa and the loss factor d (see 3.4) in the
3.1 complex modulus, E* = E' + i E'' : The stress-strain
range of about 1 x 10-2 to 1 x 10-1.
ratio of a viscoelastic material that is subjected to sinusoidal
loading (circular frequency O = 2nf). The definition of E*
takes into account the phase shifî between stress and strain.
5 Apparatus
3.2 storage modulus, E' : The real part of the complex Calibrated instruments, for measuring dimensions and
5.1
modulus; it can be considered as a measure of the energy density.
stored and regained during a loading cycle.
5.2 Clamping or supporting device, for the specimen.
3.3 loss modulus, E" : The imaginary part of the complex
Two electromechanical transducers, one for excita-
modulus; it can be considered as a measure of the energy lost 5.3
tion of the vibrations and one for reception of the vibrations.
(dissipated) during a loading cycle.
For supplementary information on this subject, see:
t
OBERST, H. and FRANKENFELD, K. Acustica 2 1952: AB 181.
SCHWARZL, F. Acustica 8 1958: 164.
OBERST, H. Phil. Trans. R. Soc. London Ser. A 263 1968: 441
1

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IS0 672 -1983
E)
specimen has to be below one half of the wavelength in order
5.4 Electronic equipment, consisting of a frequency
generator, a device suitable to amplify and measure the vibra- to avoid lateral resonance vibrations. A width of 10 f 0,l mm
tion amplitude of the specimen, a frequency measuring device, may be suitable in most cases. The length of the specimens
at
a recorder of the resonance curve, and an oscillograph to con- depends on the desired frequency. For specimens clamped
trol the shape of the vibration. one end, the length shall be sufficiently large to avoid a
noticeable influence of the clamping device on the vibration;
usually a length of 180 f 0,5 mm will be suitable. If the
5.5 Thermostated enclosure, to contain the clamping or
specimen is not clamped at one end, the free length of the
supporting device, the specimen and the electromechanical
specimen shall be 150 f 0,5 mm.
transducers.
The figure is a schematic diagram of the test apparatus with the
6.3 Number
specimen clamped at one end [see figure all and with the
specimen supported at two vibration nodes by thin textile
At least two specimens with identical dimensions shall be
threads [see figure b)]. In the case of the clamped specimen, all
tested.
parts of the instrument shall be sufficiently rigid and tight so
that errors due to vibrations of the parts are excluded and no
additional damping in the clamping device occurs. For testing
laminated systems it is often necessary to remove the plastic
7 Procedure
layer from the steel sheet within the clamping region.
7.1 Specimen clamped at one end
6 Test specimens
This arrangement is suitable for testing specimens from most
6.1 Preparation plastics, including relatively soft materials.
The specimens (homogeneous or laminated bars or strips) shall
Determine the density e and the thickness h of the specimen
have negligible plastic flow within the temperature range of the
with a precision of I: 0.5 %, using the calibrated instruments
measurements. Specimens of homogeneous plastics may be
(5.1 1. Measure h at five points located at nearly equal distances
prepared from moulded, extruded or cast sheets by machining
along the main axis of the specimen. If the thickness at one of
or die-cutting or may be directly cast. Special care shall be
these points differs more than 0,05 mm from the mean value,
taken to avoid anisotropy and frozen-in stresses. Small thin
the specimen shall normally
...

Norme internationale 6721
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDlZATlON*ME~YHAPO/JHAR OPrAHL13AUMR il0 CTAHllAF'TL13AUMMWRGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Plastiques - Détermination des propriétés
d'amortissement et du module complexe, au moyen de
vibration en flexion
Plastics - Determination of damping properties and complex modulus by bending vibration
Première édition - 1983-09-15
CDU 678.5/.8 : 620.178.311.6 Réf. no : IS0 6721-1983 (FI
Descripteurs : plastiques, essai, détermination, propriété mécanique, capacité d'amortissement mécanique, vibration, spécimen d'essai.
Prix basé sur 5 pages

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Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d'organismes nationaux de normalisation (comités membres de I'ISO). L'élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I'ISO. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouverne-
e
mentales, en liaison avec I'ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I'ISO.
La Norme internationale IS0 0721 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 61,
Plastiques, et a été soumise aux comités membres en mai 1982.
Les comités membres des pays suivants l'ont approuvée:
Afrique du Sud, Rép. d' Finlande Roumanie
Allemagne, R.F.
France Suède
Belgique Hongrie Suisse
Inde Tanzanie
Brésil
Canada Iran Tchécoslovaquie
Chine
Israël URSS
Corée, Rép. de Italie USA
Égypte, Rép. arabe d' Japon
Espagne Pologne
Le comité membre du pays suivant l'a désapprouvée pour des raisons techniques:
Royaume-Uni
@ Organisation internationale de normalisation, 1983 O
Imprimé en Suisse

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NORM E I NTE R NAT1 O NALE IS0 6721-1983 (FI
Plastiques - Détermination des propriétés
d'amortissement et du module complexe, au moyen de
vibration en flexion
1 Objet et domaine d'application 3.4 facteur de perte, d; coefficient de perte, tan 6: La
tangente de l'angle de déphasage 6 entre la contrainte et la
La présente Norme internationale spécifie une méthode de déformation; il est donné par le quotient tan 6 = E'' /E'. On
détermination des propriétés d'amortissement et du module utilise habituellement d = tan 6 comme une mesure de I'amor-
à des vibrations forcées.
complexe des plastiques homogènes et stratifiés, spécialement tissement d'un système soumis
destinés à l'isolation acoustique, par exemple plaque métallique
recouverte d'une couche de plastique amortissant, ou sand-
3.5 courbe de résonance : Courbe indiquant la corrélation
wich constitué de deux parements métalliques avec une âme en
à
avec la fréquence de l'amplitude d'un système amorti soumis
plastique.?
des vibrations forcées.
Pour de nombreux problèmes pratiques, il est utile de détermi-
3.6 fréquence de résonance, fR = fmax: La fréquence pour
ner ces propriétés en fonction de la température.
l'amplitude maximale de la courbe de résonance; fR est propor-
tionnelle à la racine carrée du module de conservation E' d'un
D'autres méthodes pour la détermination des propriétés
système visco-élastique.
d'amortissement sont décrites dans I'ISO 537 et I'ISO 2856.
3.7 largeur à mi-hauteur de la courbe de résonance, Af:
Grandeur mesurée aux amplitudes A = (l/g)AR = 0,707 AR
2 Références
de la courbe de résonance, où AR est l'amplitude de résonance.
Af est reliée au facteur de perte d par l'équation d = AflfR.
IS0 537, Plastiques - Essai au pendule de torsion.
IS0 2856, Élastomères - Spécifications générales pour essais
4 Principe
dynamiques.
L'essai est effectué sur des éprouvettes en forme de barre ou de
bande, qui sont soit disposées verticalement, l'extrémité supé-
3 Définitions
rieure étant encastrée et l'extrémité inférieure étant libre, soit
supportées horizontalement par des fils fins placés en deux
3.1 module complexe, E+ = E' + i E'': Le rapport
nœuds de vibration. L'éprouvette est soumise à des vibrations
à
contrainte-déformation d'un matériau visco-élastique soumis
forcées, dans une gamme de fréquences comprises entre 100 et
une charge sinusoïdale (pulsation O = 27rjl. La définition de E*
1 O00 Hz environ. À partir de la courbe de résonance (voir 3.5)
tient compte du déphasage entre la contrainte et la déforma-
obtenue par cet essai, le module de conservation E' (voir 3.2)
tion.
est calculé dans la gamme d'à peu près 5 x 10-1 à
2 x 10-5 MPa et le facteur de perte d (3.4) dans la gamme d'à
3.2 module de conservation, E': La partie réelle du peu près 1 x 10-2 à 1 x 10-1.
module complexe; il peut être considéré comme une mesure de
l'énergie accumulée et recouvrée durant un cycle de charge.
5 Appareillage
3.3 module de perte, E" : La partie imaginaire du module
Dispositifs étalonnés, pour mesurer les dimensions et
complexe; il peut être considéré comme une mesure de la perte 5.1
(dissipation) d'énergie durant un cycle de charge. la densité.
t Pour information supplémentaire à ce sujet, voir:
il1 OBERST, H. et FRANKENFELD, K., Acustica 2, AB 181 (1952).
i21 SCHWARZL, F., Acustica 8, 164 (1958).
[31 OBERST, H., Phil. Trans. R, Soc. London Ser. A 263, 441 (19681.
1

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IS0 6721-1983 (FI
5.2 gispositif d'encastrement ou de support, pour 6.2 Forme et dimensions
l'éprouvette,
L'épaisseur des éprouvettes doit être assez grande pour que la
rigidité à la flexion soit seule déterminante pour le comporte-
5.3 Deux transducteurs électromécaniques, l'un pour
ment vibratoire. D'autre part, l'épaisseur doit être suffisamment
l'excitation des vibrations et l'autre pour la réception des vibra-
faible par rapport à la longueur d'onde de flexion. L'épaisseur
tions.
de l'éprouvette peut aussi être limitée par des considérations de
déformation de cisaillement et d'inertie de rotation, lorsqu'on
exige des valeurs précises de E' . II faudrait éviter des rapports
5.4 Équipement électronique, comportant un générateur
longueur/épaisseur inférieurs à 50, lorsqu'on exige des valeurs
de fréquence, un dispositif convenable pour amplifier et mesu-
E avec une précision de 5 %, des mesures dans le rang des
rer l'amplitude de vibration de l'éprouvette, un dispositif de
modes 6 et au-delà, pour des éprouvettes homogènes et isotro-
mesure de fréquence, un enregistreur pour tracer la courbe de
pes.
résonance et un oscillographe pour contrôler la forme de la
vibration.
L'épaisseur des couches d'un matériau multicouches dépend
de l'application technique du système. Quand on compare dif-
férents systèmes par l'essai de vibration en flexion, il faudrait
5.5 Enceinte thermostatée, contenant le dispositif
préférer 0,2 comme rapport de masse entre la couche de plasti-
d'encastrement ou le dispositif de support, l'éprouvette et les
que et la feuille de métal. La largeur de l'éprouvette doit être
transducteurs électromécaniques.
inférieure à la moitié de la longueur d'onde, afin d'éviter des
vibrations transversales de résonance. Dans la plupart des cas,
La figure 1 représente un schéma d'appareillage d'essai avec
une largeur de 10 f 0,l mm peut convenir. La longueur des
l'éprouvette encastrée à une extrémité [figure all et avec
éprouvettes dépend de la fréquence souhaitée. Pour les éprou-
l'éprouvette supportée en deux nœuds de vibration par des fils
vettes encastrées à une extrémité, la longueur doit être suffi-
fins textiles [figure b)]. Dans le cas de l'éprouvette encastrée,
samment grande pour éviter une influence sensible du dispositif
toutes les pièces de l'appareil doivent être suffisamment rigides
d'encastrement sur les vibrations. La plupart du temps, une
et serrées de façon que soient exclues des erreurs dues à des
longueur de 180 I 0,5 mm conviendra. Si l'éprouvette n'est
vibrations des pièces et qu'il ne puisse se produire un amortis-
pas encastrée à une extrémité, la longueur libre de l'éprouvette
sement complémentaire dans le dispositif d'encastrement. Pour
doit être de 150 k 0.5 mm.
les essais de matériaux stratifiés, il est souvent nécessaire
d'enlever la couche de plastique de la feuille d'acier dans la
zone d'encastrement.
6.3 Nombre d'éprouvettes
Au moins deux éprouvettes de dimensions identiques doivent
être essayées.
6 Éprouvettes
7 Mode opératoire
6.1 Préparation
7.1 Éprouvette encastrée à une extrémité
Les éprouvettes (barres ou lames, homogènes ou stratifiées)
doivent présenter un écoulement plastique négligeable à I'inté-
Cette disposition est souhaitable pour l'essai d'éprouvettes de
ri
...