ISO 18610:2016

Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites at ambient temperature in air atmospheric pressure — Determination of elastic properties by ultrasonic technique

ISO 18610:2016 specifies an ultrasonic method to determine the components of the elasticity tensor of ceramic matrix composite materials at room temperature. Young's moduli shear moduli and Poisson coefficients, can be determined from the components of the elasticity tensor. It applies to ceramic matrix composites with a continuous fibre reinforcement: unidirectional (1D), bidirectional (2D), and tridirectional (×D, with 2 This method is applicable only when the ultrasonic wavelength used is larger than the thickness of the representative elementary volume, thus imposing an upper limit to the frequency range of the transducers used.

Céramiques techniques (céramiques avancées, céramiques techniques avancées) — Propriétés mécaniques des céramiques composites à température ambiante sous air à pression atmosphérique — Détermination des propriétés élastiques par méthode ultrasonore

L'ISO 18610:2016 spécifie une méthode ultrasonore pour déterminer les composantes du tenseur d'élasticité des composites à matrice céramique à température ambiante. Les modules de Young, les modules de cisaillement et les coefficients de Poisson peuvent être déterminés à partir des composantes du tenseur d'élasticité. L'ISO 18610:2016 s'applique aux composites à matrice céramique à renfort fibreux continu unidirectionnels (1D), bidirectionnels (2D) et tridirectionnels (× D, avec 2 Cette méthode est uniquement applicable lorsque la longueur d'onde ultrasonore utilisée est supérieure à l'épaisseur du volume élémentaire représentatif, ce qui impose une limite supérieure à la gamme de fréquences des traducteurs utilisés.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 18-Sep-2016
• ICS: 81.060.30 - Advanced ceramics
• Technical Committee: ISO/TC 206 - Fine ceramics
• Drafting Committee: ISO/TC 206/WG 4 - Composites
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Start Date: 14-Mar-2022
• Completion Date: 08-Nov-2025

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18610
First edition
2016-09-15
Fine ceramics (advanced ceramics,
advanced technical ceramics) —
Mechanical properties of ceramic
composites at ambient temperature
in air atmospheric pressure —
Determination of elastic properties by
ultrasonic technique
Céramiques techniques (céramiques avancées, céramiques techniques
avancées) — Propriétés mécaniques des céramiques composites
à température ambiante sous air à pression atmosphérique —
Détermination des propriétés élastiques par méthode ultrasonore
Reference number
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ISO 2016
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Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 5
5 Significance and use . 6
6 Test equipment. 7
6.1 Immersion tank with temperature measurement device . 7
6.2 Holder of the probes and test object . 7
6.3 Probes . 7
6.4 Pulse generator . 7
6.5 Signal display and recording system . 7
7 Test object . 7
8 Test object preparation . 8
9 Test procedure . 8
9.1 Choice of frequency . 8
9.2 Establishment of the test temperature . 9
9.3 Reference test without test object . 9
9.4 Measurement with the test object . 9
9.4.1 Determination of the bulk density and thickness . 9
9.4.2 Mounting of the test object . 9
9.4.3 Acquisition of different angles of incidence . 9
10 Calculation .10
10.1 Delay .10
10.2 Calculation of the propagation velocities .10
10.3 Calculation of the refracted angle, θ .10
r
10.4 Identification of the elastic constants, C .10
ij
10.4.1 Basic considerations .10
10.4.2 Calculation of C .12
10.4.3 Calculation of C , C and C .12
22 23 44
10.4.4 Calculation of C , C and C .12
11 13 55
10.4.5 Calculation of C and C .12
12 66
10.5 Polar plots of the velocity curves .13
10.6 Calculation of the quadratic deviation and the confidence interval .14
10.7 Calculation of the engineering constants .14
11 Test validity .15
11.1 Measurements .15
11.2 Criterion of validity for the reliability of the C components .15
ij
12 Test report .15
Annex A (informative) Example of a presentation of the results for a material with
orthotropic symmetry .17
Bibliography .19
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).
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. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on 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 the following URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
The committee responsible for this document is ISO/TC 206, Fine ceramics.
iv © ISO 2016 – All rights reserved

INTERNATIONAL STANDARD ISO 18610:2016(E)
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical
ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites
at ambient temperature in air atmospheric pressure
— Determination of elastic properties by ultrasonic
technique
1 Scope
This document specifies an ultrasonic method to determine the components of the elasticity tensor of
ceramic matrix composite materials at room temperature. Young’s moduli shear moduli and Poisson
coefficients, can be determined from the components of the elasticity tensor.
This document applies to ceramic matrix composites with a continuous fibre reinforcement:
unidirectional (1D), bidirectional (2D), and tridirectional (×D, with 2 < × ≤ 3) which have at least
orthotropic symmetry, and whose material symmetry axes are known.
This method is applicable only when the ultrasonic wavelength used is larger than the thickness of
the representative elementary volume, thus imposing an upper limit to the frequency range of the
transducers used.
NOTE Properties obtained by this method might not be comparable with moduli obtained by ISO 15733,
ISO 20504 and EN 12289.
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 3611, Geometrical product specifications (GPS) — Dimensional measuring equipment: Micrometers for
external measurements — Design and metrological characteristics
ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories
EN 1389, Advanced technical ceramics — Ceramic composites — Physical properties — Determination of
density and apparent porosity
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in CEN/TR 13233 and the
following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
3.1
stress-strain relations for orthotropic material
elastic anisotropic behaviour of a solid homogeneous body described by the elasticity tensor of fourth
order C , represented in the contracted notation by a symmetrical square matrix (6 × 6)
ijkl
Note 1 to entry: If the material has at least orthotropic symmetry, its elastic behaviour is fully characterized
by nine independent stiffness components C , of the stiffness matrix (C ), which relates stresses to strains, or
ij ij
equivalently by nine independent compliance components S of the compliance matrix (S ), which relates strains
ij ij
to stresses. The stiffness and compliance matrices are the inverse of each other.
If the reference coordinate system is chosen along the axes of symmetry, the stiffness matrix C and the
ij
compliance matrix S can be written as follows:
ij
     
σ C C C 00 0 ε
1 11 12 13 1
     
σ CC C 000 εε
     
2 12 22 23 2
     
σ C CC 000 ε
3 113 23 33 3
     
=
σ 000 C 00 ε
     
4 44 4
     
σ 000 00C ε
5 55 5
     
σ  000 00 C  ε 
6 66 6
     
     
ε SS S 00 0 σ
1 11 12 13 1
     
ε SS S 000 σσ
  
2
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 18610
Première édition
2016-09-15
Céramiques techniques (céramiques
avancées, céramiques techniques
avancées) — Propriétés mécaniques
des céramiques composites à
température ambiante sous air
à pression atmosphérique —
Détermination des propriétés
élastiques par méthode ultrasonore
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) —
Mechanical properties of ceramic composites at ambient temperature
in air atmospheric pressure — Determination of elastic properties by
ultrasonic technique
Numéro de référence
©
ISO 2016
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe . 4
5 Signification et utilisation. 6
6 Matériel d’essai . 7
6.1 Réservoir d’immersion avec dispositif de mesure de la température. 7
6.2 Support des traducteurs et de l’objet d’essai . 7
6.3 Traducteurs . 7
6.4 Générateur d’impulsions . 7
6.5 Système d’enregistrement et d’affichage des signaux . 7
7 Objet d’essai . 7
8 Préparation des objets d’essai . 8
9 Mode opératoire de l’essai . 8
9.1 Choix de la fréquence . 8
9.2 Réglage de la température d’essai . 9
9.3 Essai témoin sans objet d’essai . 9
9.4 Mesure en présence de l’objet d’essai . 9
9.4.1 Détermination de la masse volumique apparente et de l’épaisseur . 9
9.4.2 Montage de l’objet d’essai . 9
9.4.3 Acquisition de différents angles d’incidence . 9
10 Calcul .10
10.1 Retard .10
10.2 Calcul des vitesses de propagation .10
10.3 Calcul de l’angle réfracté, θ . .10
r
10.4 Identification des constantes élastiques, (C ) .11
ij
10.4.1 Considérations fondamentales .11
10.4.2 Calcul de C .12
10.4.3 Calcul de C , C et C .12
22 23 44
10.4.4 Calcul de C , C et C .12
11 13 55
10.4.5 Calcul de C et C .13
12 66
10.5 Tracés polaires des courbes de vitesse .14
10.6 Calcul de l’écart quadratique et de l’intervalle de confiance .14
10.7 Calcul des constantes de l’ingénieur .15
11 Validité de l’essai .15
11.1 Mesures .15
11.2 Critère de validité pour la fiabilité des composantes (C ) de la matrice de rigidité .15
ij
12 Rapport d’essai .15
Annexe A (informative) Exemple de présentation des résultats pour un matériau avec
symétrie orthotrope .17
Bibliographie .19
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 de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
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 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/iso/fr/avant-propos.html
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 206, Céramiques techniques.
iv © ISO 2016 – Tous droits réservés

NORME INTERNATIONALE ISO 18610:2016(F)
Céramiques techniques (céramiques avancées, céramiques
techniques avancées) — Propriétés mécaniques des
céramiques composites à température ambiante sous air à
pression atmosphérique — Détermination des propriétés
élastiques par méthode ultrasonore
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie une méthode ultrasonore pour déterminer les composantes du tenseur
d’élasticité des composites à matrice céramique à température ambiante. Les modules de Young, les
modules de cisaillement et les coefficients de Poisson peuvent être déterminés à partir des composantes
du tenseur d’élasticité.
Le présent document s’applique aux composites à matrice céramique à renfort fibreux continu
unidirectionnels (1D), bidirectionnels (2D) et tridirectionnels (× D, avec 2 < × ≤ 3), qui ont au minimum
une symétrie orthotrope et dont les axes de symétrie sont connus.
Cette méthode est uniquement applicable lorsque la longueur d’onde ultrasonore utilisée est supérieure
à l’épaisseur du volume élémentaire représentatif, ce qui impose une limite supérieure à la gamme de
fréquences des traducteurs utilisés.
NOTE Les propriétés obtenues au moyen de cette méthode peuvent ne pas être comparables avec les modules
obtenus par les méthodes décrites dans l’ISO 15733, l’ISO 20504 et l’EN 12289.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte 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 3611, Spécification géométrique des produits (GPS) — Équipement de mesurage dimensionnel:
Micromètres d’extérieur — Caractéristiques de conception et caractéristiques métrologiques
ISO/IEC 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais
EN 1389, Céramiques techniques avancées — Céramiques composites — Propriétés physiques —
Détermination de la masse volumique et de la porosité apparente
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans le CEN/TR 13233 ainsi que
les suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC gèrent des bases de données terminologiques destinées à être utilisées pour la
normalisation disponibles aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: http://www.electropedia.org/.
— Plateforme de consultation en ligne de l’ISO: http://www.iso.org/obp.
3.1
relations contrainte-déformation pour un matériau orthotrope
comportement anisotrope élastique d’un corps solide homogène décrit par le tenseur d’élasticité du
quatrième ordre (C ), représenté en notation abrégée par une matrice carrée symétrique (6 × 6)
ijkl
Note 1 à l’article: Si le matériau présente au moins une symétrie orthotrope, son comportement élastique
est entièrement caractérisé par neuf composantes de rigidité indépendantes (C ) de la matrice de rigidité
ij
(C ), qui relie les contraintes aux déformations, ou, de façon
...