ISO 18608:2017

Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites at ambient temperature in air atmospheric pressure — Determination of the resistance to crack propagation by notch sensitivity testing

ISO 18608:2017 describes a method for the classification of ceramic matrix composite (CMC) materials with respect to their sensitivity to crack propagation using tensile tests on notched specimens with different notch depths. Two classes of ceramic matrix composite materials can be distinguished: materials whose strength is sensitive to the presence of notches and materials whose strength is not affected. For sensitive materials, this document defines a method for determining equivalent fracture toughness. The parameter, Keq, is defined as the fracture toughness of a homogeneous material which presents the same sensitivity to crack propagation as the ceramic matrix composite material which is being considered. The definition of the Keq parameter offers the possibility to compare ceramic matrix composite materials with other materials with respect to sensitivity to crack propagation. For notch insensitive materials, the concept of Keq does not apply. ISO 18608:2017 applies to all ceramic matrix composites with a continuous fibre reinforcement, unidirectional (1 D), bidirectional (2 D), and tridirectional (x D, where 2

Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des céramiques composites à température ambiante sous pression atmosphérique — Évaluation de la résistance à la propagation de fissure par un essai de sensibilité à l'entaille

Le présent document décrit une méthode permettant de classer les matériaux composites à matrice céramique (CMC) en fonction de leur sensibilité à la propagation de fissure, à partir d'essais de traction réalisés sur des éprouvettes entaillées à différentes profondeurs. On peut distinguer deux classes de matériaux à matrice céramique: les matériaux dont la résistance présente une sensibilité à l'entaille et ceux dont la résistance n'est pas influencée par la présence d'entailles. Pour les matériaux présentant une sensibilité à l'entaille, le présent document définit une méthode de détermination de la ténacité à la rupture équivalente. Le paramètre, Keq, est défini comme la ténacité d'un matériau homogène présentant la même sensibilité à la propagation de fissure que le matériau composite à matrice céramique étudié. Par définition, le paramètre, Keq, permet de comparer des matériaux composites à matrice céramique à d'autres matériaux, en fonction de leur sensibilité à la propagation de fissure. Pour les matériaux qui ne sont pas sensibles à la présence d'entailles, le concept de ténacité équivalente, Keq, ne s'applique pas. Le présent document s'applique à tous les composites à matrice céramique à renfort fibreux continu, unidirectionnel (1 D), bidirectionnel (2 D), et tridirectionnel (x D, avec 2

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 05-Mar-2017
• 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
• Completion Date: 10-Jan-2023

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18608
First edition
2017-03
Fine ceramics (advanced ceramics,
advanced technical ceramics) —
Mechanical properties of ceramic
composites at ambient temperature
in air atmospheric pressure —
Determination of the resistance
to crack propagation by notch
sensitivity testing
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des céramiques
composites à température ambiante sous pression atmosphérique
— Détermination de la résistance à la propagation de fissure par un
essai de sensibilité à l’entaille
Reference number
ISO 18608:2017(E)
©
ISO 2017

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 18608:2017(E)

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2017, Published in Switzerland
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
the requester.
ISO copyright office
Ch. de Blandonnet 8 • CP 401
CH-1214 Vernier, Geneva, Switzerland
Tel. [phone]
Fax [phone]
[e-mail]
www.iso.org
ii © ISO 2017 – All rights reserved

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 18608:2017(E)

Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 2
5 Significance and use . 2
6 Apparatus . 4
6.1 Test machine . 4
6.2 Load train. 4
6.2.1 General. 4
6.2.2 Grips . . . 4
6.2.3 Load train couplers . 4
6.3 Data recording system . 5
6.4 Micrometers . 5
6.5 Ligament size measuring device . 5
7 Specimens . 5
7.1 Un-notched test specimens . 5
7.2 Notched test specimens . 5
7.3 Notches . 6
8 Test specimen preparation . 7
8.1 Machining and preparation . 7
8.2 Number of test specimens . 7
9 Test procedure . 7
9.1 Test on reference specimen . 7
9.2 Test on notched specimen . 7
9.2.1 Displacement rate . 7
9.2.2 Measurement of test specimen dimensions . 7
9.2.3 Test technique . 7
9.2.4 Test validity . 8
10 Calculation of results . 8
10.1 Test specimen origin . 8
10.2 Tensile strength of un-notched specimen . 8
10.3 Tensile strength of the notched specimen . 8
10.4 Plotting of notch sensitivity diagram . 8
10.5 Calculation of equivalent fracture toughness for the different classes of behaviour . 9
10.5.1 Class A behaviour . 9
10.5.2 Class B behaviour . 9
10.5.3 Class C behaviour .10
11 Test report .10
Bibliography .11
© ISO 2017 – All rights reserved iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 18608:2017(E)

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
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 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 the following
URL: w w w . i s o .org/ iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 206, Fine ceramics.
iv © ISO 2017 – All rights reserved

---------------------- Page: 4 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 18608:2017(E)
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical
ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites
at ambient temperature in air atmospheric pressure —
Determination of the resistance to crack propagation by
notch sensitivity testing
1 Scope
This document describes a method for the classification of ceramic matrix composite (CMC) materials
with respect to their sensitivity to crack propagation using tensile tests on notched specimens with
different notch depths. Two classes of ceramic matrix composite materials can be distinguished:
materials whose strength is sensitive to the presence of notches and materials whose strength is not
affected. For sensitive materials, this document defines a method for determining equivalent fracture
toughness.
The parameter, K , is defined as the fracture toughness of a homogeneous material which presents
eq
the same sensitivity to crack propagation as the ceramic matrix composite material which is being
considered. The definition of the K parameter offers the possibility to compare ceramic matrix
eq
composite materials with other materials with respect to sensitivity to crack propagation.
For notch insensitive materials, the concept of K does not apply.
eq
This document applies to all ceramic matrix composites with a continuous fibre reinforcement,
unidirectional (1 D), bidirectional (2 D), and tridirectional (x D, where 2 < x ≤ 3), loaded along one
principal axis of reinforcement.
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 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
ISO 15733:2015, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Mechanical properties
of ceramic composites at ambient temperature in air atmospheric pressure — Determination of tensile
properties
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 15733 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
© ISO 2017 – All rights reserved 1

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 18608:2017(E)

3.1
ligament
part of the double edge notched specimen that is located between the notches
Note 1 to entry: The width of the ligament is denoted b; the cross-section of the ligament is denoted A.
3.2
notch depth
a
distance between the side of the specimen and the tip of the notch
3.3
notched specimen width
b
n
width of the notched specimen outside the notched cross-section
3.4
maximum tensile force
F
m
highest recorded tensile force on the test specimen when tested to failure
3.5
un-notched specimen tensile strength
σ
t,m
tensile strength determined by measurement according to ISO 15733
Note 1 to entry: The value of this parameter is designated σ .
r
3.6
notched specimen tensile strength
σ
t,m,n
ratio of the maximum tensile force to the ligament cross-section area
Note 1 to entry: The value of this parameter is designated σ .
n
3.7
equivalent fracture toughness
K
eq
fracture toughness of a homogeneous and isotropic material which presents the same dependence of
the stress ratio σ /σ on the notch depth as the investigated composite
n r
4 Principle
Tensile tests are carried out on double edge notched test specimens with notches of different depths.
The results of these tests are compared with the results of tensile tests on specimens without notches.
The cross-sectional dimensions of the notched specimens between the notches are equal to those of the
un-notched specimens.
The strength values observed on both types of specimens as a function of notch depth allow the
determination of the range of notch size for which the tested composite is sensitive to the presence of
notches.
5 Significance and use
The fracture toughness is a material property which characterizes the initiation of fracture from a sharp
crack (usually obtained by fatigue cracking under plane strain conditions). The fracture toughness of
2 © ISO 2017 – All rights reserved

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 18608:2017(E)

materials at the onset of crack extension from a pre-existing fatigue crack is characterized by the value
of one of the following parameters:
a) K a critical value of K (the stress intensity factor of the elastic stress field in the vicinity of the
Ιc, Ι
crack front) at the
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 18608
Première édition
2017-03
Céramiques techniques — Propriétés
mécaniques des céramiques
composites à température ambiante
sous pression atmosphérique —
Évaluation de la résistance à la
propagation de fissure par un essai de
sensibilité à l'entaille
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) —
Mechanical properties of ceramic composites at ambient temperature
in air atmospheric pressure — Determination of the resistance to
crack propagation by notch sensitivity testing
Numéro de référence
ISO 18608:2017(F)
© ISO 2017

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 18608:2017(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2017
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
  © ISO 2017 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 18608:2017(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe. 2
5 Signification et utilisation .3
6 Appareillage . 4
6.1 Machine d’essai . 4
6.2 Système de mise en charge . 4
6.2.1 Généralités . 4
6.2.2 Mors . 4
6.2.3 Dispositifs de couplage du système de mise en charge . 5
6.3 Système d’enregistrement des données . 5
6.4 Micromètres . 5
6.5 Appareil de mesure de la taille du ligament . 5
7 Éprouvettes. 5
7.1 Éprouvettes non entaillées . 5
7.2 Éprouvettes entaillées . 5
7.3 Entailles . 6
8 Préparation des éprouvettes . 7
8.1 Usinage et préparation . 7
8.2 Nombre d’éprouvettes . 7
9 Mode opératoire d'essai . 7
9.1 Essai sur l'éprouvette de référence . 7
9.2 Essai sur éprouvette entaillée . 7
9.2.1 Vitesse de déplacement . 7
9.2.2 Mesurage des dimensions de l'éprouvette . 7
9.2.3 Technique de l’essai . . 8
9.2.4 Validité de l’essai . 8
10 Calcul des résultats . 8
10.1 Origine des éprouvettes . 8
10.2 Résistance à la traction des éprouvettes non entaillées . 8
10.3 Résistance à la traction de l'éprouvette entaillée . 8
10.4 Tracé du diagramme de sensibilité à l'entaille . 9
10.5 Calcul de la ténacité équivalente pour les différentes classes de comportement. 9
10.5.1 Comportement de classe A . 9
10.5.2 Comportement de classe B . 10
10.5.3 Comportement de classe C . 10
11 Rapport d’essai .10
Bibliographie .11
iii
© ISO 2017 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 18608:2017(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (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. 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 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/iso/fr/avant-propos.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 206, Céramiques techniques.
iv
  © ISO 2017 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 18608:2017(F)
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des
céramiques composites à température ambiante sous
pression atmosphérique — Évaluation de la résistance
à la propagation de fissure par un essai de sensibilité à
l'entaille
1 Domaine d’application
Le présent document décrit une méthode permettant de classer les matériaux composites à matrice
céramique (CMC) en fonction de leur sensibilité à la propagation de fissure, à partir d'essais de traction
réalisés sur des éprouvettes entaillées à différentes profondeurs. On peut distinguer deux classes de
matériaux à matrice céramique: les matériaux dont la résistance présente une sensibilité à l'entaille et
ceux dont la résistance n'est pas influencée par la présence d'entailles. Pour les matériaux présentant
une sensibilité à l'entaille, le présent document définit une méthode de détermination de la ténacité à la
rupture équivalente.
Le paramètre, K , est défini comme la ténacité d'un matériau homogène présentant la même sensibilité
eq
à la propagation de fissure que le matériau composite à matrice céramique étudié. Par définition,
le paramètre, K , permet de comparer des matériaux composites à matrice céramique à d'autres
eq
matériaux, en fonction de leur sensibilité à la propagation de fissure.
Pour les matériaux qui ne sont pas sensibles à la présence d'entailles, le concept de ténacité équivalente,
K , ne s'applique pas.
eq
Le présent document s'applique à tous les composites à matrice céramique à renfort fibreux continu,
unidirectionnel (1 D), bidirectionnel (2 D), et tridirectionnel (x D, avec 2 < x ≤ 3), sollicités suivant un
axe principal de renfort.
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 3611, Spécifications géométriques des produits (GPS) — Équipement de mesurage dimensionnel:
Micromètres d’extérieur — Caractéristiques de conception et caractéristiques métrologiques
ISO 7500-1, Matériaux métalliques — Étalonnage et vérification des machines pour essais statiques
uniaxiaux — Part 1: Machines d’essai de traction/compression — Étalonnage et vérification du système de
mesure de force
ISO 15733:2015, Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des céramiques composites à
température ambiante sous air à pression atmosphérique — Détermination des propriétés en traction
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 15733 ainsi que les
suivants s'appliquent.
1
© ISO 2017 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 18608:2017(F)
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse https:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp
3.1
ligament
partie d'une éprouvette entaillée sur deux bords opposés qui est située entre les entailles
Note 1 à l'article: La largeur du ligament est désignée par b et sa section transversale par A.
3.2
profondeur d’entaille
a
distance entre la surface de l'éprouvette et la pointe de l'entaille
3.3
largeur de l'éprouvette entaillée
b
n
largeur de l'éprouvette entaillée en dehors de la section transversale entaillée
3.4
force de traction maximale
F
m
force de traction la plus élevée exercée sur l’éprouvette, enregistrée lors d’un essai jusqu'à rupture
3.5
résistance à la traction d'une éprouvette non entaillée
σ
t,m
résistance à la traction déterminée par mesurage conformément à l'ISO 15733
Note 1 à l'article: La valeur de cette caractéristique est désignée par σ
r.
3.6
résistance à la traction d'une éprouvette entaillée
σ
t,m,n
rapport de la force maximale de traction à la superficie de la section transversale du ligament
Note 1 à l'article: La valeur de cette caractéristique est désignée par σ
n.
3.7
ténacité équivalente
K
eq
ténacité d'un matériau homogène et isotrope qui présente la même dépendance du rapport de
contraintes σ /σ vis-à-vis de la profondeur de l'entaille, que le composite étudié
n r
4 Principe
Des essais de traction sont effectués sur des éprouvettes possédant deux entailles transversales sur les
faces opposées, et de différente profondeur. Les résultats d'essai sont comparés aux résultats d'essais
de traction effectués sur des éprouvettes sans entaille. Les dimensions de la section transversale entre
les entailles sont égales à celles de la section des éprouvettes non entaillées.
Les valeurs de résistance à la rupture observées en fonction de la profondeur d'entaille permettent
de déterminer la plage des dimensions d'entaille sur laquelle le composite considéré présente une
sensibilité à l'entaille.
2
  © ISO 2017 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 18608:2017(F)
5 Signification et utilisation
La ténacité est une propriété du matériau qui caractérise l'amorçage de la rupture à partir d'une fissure
pointue (obtenue généralement par fissuration par fatigue, dans des conditions de déformation plane).
La ténacité des matériaux à l'amorçage de la fissure à partir d'une fissure préexistante créée par fatigue
est caractérisée par la valeur de l'un des paramètres suivants:
a) K valeur critique de K (le facteur d'intensité de contrainte du champ de contrainte élastique au
Ιc, Ι
voisinage du front de fissure) au point d'instabilité de l'extension de la fissure;
b) G , valeur critique de G (taux de restitution d'énergie de déformation lors de l'extension de la
Ιc Ι
fissure par unité de surface de fissure nouvellement créée) au point d'instabilité de l'extension de la
fissure;
c) J , valeur critique de J (intégrale sur un contour ou une surface utilisée pour caractériser le champ
Ιc Ι
contrainte-déformation local autour du front de fissure) au début de l'extension stable de la fissure.
L'intégrale J joue un rôle important dans la mécanique de la rupture non linéaire. Elle s'applique aux
corps élastiques non linéaires tandis que la mécanique de la rupture élastique linéaire (K et G ) étudie
Ιc Ιc
les corps élastiques linéaires.
Plusieurs problèmes apparaissent lors de la détermination - voire de la définition - des valeurs de K ,
Ιc
G et J qui caractérisent les composites à matrice céramique renforcés par des fibre
...

ISO TC 206/SC
Date: 2021-11
ISO 18608:2017(F)
Date: 2017-03
ISO TC 206/SC /WG 04
Secrétariat : JISC
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des céramiques composites à
température ambiante sous pression atmosphérique — Évaluation de la résistance à la
propagation de fissure par un essai de sensibilité à l’entaille (ISO 18608:2017)

---------------------- Page: 1 ----------------------
Copyright notice
Ce document de l'ISO est un projet de Norme internationale qui est protégé par les droits d'auteur
de l'ISO. Except as permitted under the applicable laws of the user's country, neither this ISO draft
nor any extract from it may be reproduced, stored in a retrieval system or transmitted in any
form or by any means, electronic, photocopying, recording or otherwise, without prior written
permission being secured.
Les demandes d'autorisation de reproduction doiventFine ceramics (advanced ceramics,
advanced technical ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites at ambient
temperature in air atmospheric pressure — Determination of the resistance to crack propagation
by notch sensitivity testing

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 18608:2017(F)
© ISO 2017
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre,
aucune partie de cette publication ne peut être envoyéesreproduite ni utilisée sous quelque forme que ce
soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, ou la diffusion sur l'internet
ou un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut être demandée à l'ISO à l'adresse
ci-après ou au comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright officeCopyright Office
Case postale 56 • 401 • CH-1211 Geneva 201214 Vernier, Genève
Tel.Tél.: + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
Web www.iso.org
Toute reproduction est soumise au paiement de droits ou à un contrat de licence.
Les contrevenants E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse.
pourront être poursuivis.
iv © ISO 2017 – All rights reservedTous droits réservés

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 18608:2017(F)
Sommaire Page
Avant-propos . vii
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principe . 3
5 Signification et utilisation . 3
6 Appareillage . 5
6.1 Machine d’essai . 5
6.2 Système de mise en charge . 5
6.2.1 Généralités . 5
6.2.2 Mors . 5
6.2.3 Dispositifs de couplage du système de mise en charge . 5
6.3 Système d’enregistrement des données. 6
6.4 Micromètres . 6
6.5 Appareil de mesure de la taille du ligament . 6
7 Éprouvettes . 6
7.1 Éprouvettes non entaillées . 6
7.2 Éprouvettes entaillées . 6
Figure 1 — Éprouvettes entaillées, avec les dimensions a, b et b définies dans l'Article 3 . 8
n
7.3 Entailles . 8
Tableau 1 — Dimensions de l'entaille . 9
8 Préparation des éprouvettes . 9
8.1 Usinage et préparation . 9
8.2 Nombre d’éprouvettes . 9
9 Mode opératoire d'essai . 9
9.1 Essai sur l'éprouvette de référence . 9
9.2 Essai sur éprouvette entaillée . 10
9.2.1 Vitesse de déplacement . 10
9.2.2 Mesurage des dimensions de l'éprouvette . 10
9.2.3 Technique de l’essai. 10
9.2.4 Validité de l’essai . 10
10 Calcul des résultats . 10
10.1 Origine des éprouvettes . 10
© ISO 2017 – All rights reservedTous droits réservés v

---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 18608:2017(F)
10.2 Résistance à la traction des éprouvettes non entaillées . 10
10.3 Résistance à la traction de l'éprouvette entaillée . 11
10.4 Tracé du diagramme de sensibilité à l'entaille . 12
Figure 2—Courbe de σ /σ σ /σ en fonction de 2 / . 13
t,m,n t,m t,m,n t,m
a b
10.5 Calcul de la ténacité équivalente pour les différentes classes de comportement . 13
10.5.1 Comportement de classe A. 13
10.5.2 Comportement de classe B. 14
10.5.3 Comportement de classe C . 14
11 Rapport d’essai . 14
Bibliographie . 16


vi © ISO 2017 – All rights reservedTous droits réservés

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 18608:2017(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le
droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (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).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. 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).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 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/iso/fr/avant-
propos.html.www.iso.org/iso/fr/avant-propos.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 206, Céramiques techniques.
© ISO 2017 – All rights reservedTous droits réservés vii

---------------------- Page: 6 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 18608:2017(F)

Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des céramiques
composites à température ambiante sous pression
atmosphérique — Évaluation de la résistance à la propagation de
fissure par un essai de sensibilité à l’entaille
1 Domaine d’application
Le présent document décrit une méthode permettant de classer les matériaux composites à matrice
céramique (CMC) en fonction de leur sensibilité à la propagation de fissure, à partir d'essais de traction
réalisés sur des éprouvettes entaillées à différentes profondeurs. On peut distinguer deux classes de
matériaux à matrice céramique : les matériaux dont la résistance présente une sensibilité à l'entaille et
ceux dont la résistance n'est pas influencée par la présence d'entailles. Pour les matériaux présentant
une sensibilité à l'entaille, le présent document définit une méthode de détermination de la ténacité à la
rupture équivalente.
Le paramètre, K , est défini comme la ténacité d'un matériau homogène présentant la même sensibilité
eq
à la propagation de fissure que le matériau composite à matrice céramique étudié. Par définition, le
paramètre, Keq, permet de comparer des matériaux composites à matrice céramique à d'autres
matériaux, en fonction de leur sensibilité à la propagation de fissure.
Pour les matériaux qui ne sont pas sensibles à la présence d'entailles, le concept de ténacité équivalente,
K , ne s'applique pas.
eq
Le présent document s'applique à tous les composites à matrice céramique à renfort fibreux continu,
unidirectionnel (1 D), bidirectionnel (2 D), et tridirectionnel (x D, avec 2 < x ≤ 3), sollicités suivant un
axe principal de renfort.
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 3611, Spécifications géométriques des produits (GPS) — Équipement de mesurage dimensionnel :
Micromètres d’extérieur — Caractéristiques de conception et caractéristiques métrologiques
ISO 7500--1, Matériaux métalliques — Étalonnage et vérification des machines pour essais statiques
uniaxiaux — Part 1: Machines d’essai de traction/compression — Étalonnage et vérification du système
de mesure de force
ISO 15733:2015, Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des céramiques composites à
température ambiante sous air à pression atmosphérique — Détermination des propriétés en traction
© ISO 2017 – Tous droits réservés 1

---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 18608:2017(F)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 15733 ainsi que les
suivants s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes :
— IEC Electropedia : disponible à l'adresse
http://www.electropedia.org/https://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform : disponible à l'adresse
http://www.iso.org/obphttps://www.iso.org/obp
3.1
ligament
partie d'une éprouvette entaillée sur deux bords opposés qui est située entre les entailles
Note 1 à l'article :: La largeur du ligament est désignée par b et sa section transversale par A.
3.2
profondeur d’entaille
a
distance entre la surface de l'éprouvette et la pointe de l'entaille
3.3
largeur de l'éprouvette entaillée
b
n
largeur de l'éprouvette entaillée en dehors de la section transversale entaillée
3.4
force de traction maximale
F
m
force de traction la plus élevée exercée sur l’éprouvette, enregistrée lors d’un essai jusqu'à rupture
3.5
résistance à la traction d'une éprouvette non entaillée
σ
t,m
résistance à la traction déterminée par mesurage conformément à la norme ISOl'ISO 15733
Note 1 à l'article :: La valeur de cette caractéristique est désignée par σr.
3.6
résistance à la traction d'une éprouvette entaillée
σ
t,m,n
rapport de la force maximale de traction à la superficie de la section transversale du ligament
Note 1 à l'article :: La valeur de cette caractéristique est désignée par σn.
3.7
ténacité équivalente
K
eq
ténacité d'un matériau homogène et isotrope qui présente la même dépendance du rapport de
contraintes σn/σr vis-à-vis de la profondeur de l'entaille, que le composite étudié
2 © ISO 2017 – All rights reservedTous droits réservés

---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 18608:2017(F)
4 Principe
Des essais de traction sont effectués sur des éprouvettes possédant deux entailles transversales sur les
faces opposées, et de différente profondeur. Les résultats d'essai sont comparés aux résultats d'essais
de traction effectués sur des éprouvettes sans entaille. Les dimensions de la section transversale entre
les entailles sont égales à celles de la section des éprouvettes non entaillées.
Les valeurs de résistance à la rupture observées en fonction de la profondeur d'entaille permettent de
déterminer la plage des dimensions d'entaille sur laquelle le composite considéré présente une
sensibilité à l'entaille.
5 Signification et utilisation
La ténacité est une propriété du matériau qui caractérise l'amorçage de la rupture à partir d'une fissure
pointue (obtenue généralement par fissuration par fatigue, dans des conditions de déformation plane).
La ténacité des matériaux à l'amorçage de la fissure à partir d'une fissure préexistante créée par fatigue
est caractérisée par la valeur de l'un des paramètres suivants :
a) K valeur critique de K (le facteur d'intensité de contrainte du champ de contrainte élastique au
Ιc Ι
,
voisinage du front de fissure) au point d'instabilité de l'extension de la fissure ;
b) G , valeur critique de G (taux de restitution d'énergie de déformation lors de l'extension de la
Ιc Ι
fissure par unité de surface de fissure nouvellement créée) au point d'instabilité de l'extension de la
fissure ;
c) JΙc, valeur critique de JΙ (intégrale sur un contour ou une surface utilisée pour caractériser le champ
contrainte-déformation local autour du front de fissure) au début de l'extension stable de la fissure.
L'intégrale J joue un rôle important dans la mécanique de la rupture non linéaire. Elle s'applique aux
corps élastiques non linéaires tandis que la mécanique de la rupture élastique linéaire (K et G ) étudie
Ιc Ιc
les corps élastiques linéaires.
Plusieurs problèmes apparaissent lors de la détermination - voire de la définition - des valeurs de K ,
Ιc
GΙc et JΙc qui caractérisent les composites à matrice céramique renforcés par des fibres, en raison des
caractéristiques suivantes :
a) les CMC sont, en général, très hétérogènes et constitués de différents composants (fibres et
matrice), et ils comportent des pores et des fissures ;
b) dans certains CMC, une zone d'endommagement avec fissures matricielles multiples se forme en
tête d'entaille, avant la rupture ultime ;
c) les déformations correspondantes sont non linéaires.
La courbe d'évolution de la charge en fonction du déplacement suivant l'axe de chargement obtenue
lors de l'essai de rupture sur une
...