ISO 14544:2013
(Main)Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites at high temperature — Determination of compression properties
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites at high temperature — Determination of compression properties
ISO 14544:2013 specifies the conditions for determination of compression properties of ceramic matrix composite materials with continuous fibre reinforcement for temperatures up to 2 000 °C. ISO 14544:2013 applies to all ceramic matrix composites with a continuous fibre reinforcement, unidirectional (1D), bidirectional (2D), and tridirectional (xD, with 2 x ≤ 3), loaded along one principal axis of reinforcement.
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des céramiques composites à haute température — Détermination des caractéristiques en compression
L'ISO 14544:2013 spécifie les conditions de détermination des caractéristiques en compression des matériaux composites à matrice céramique et à renfort continu pour des températures allant jusqu'à 2 000 °C. L'ISO 14544:2013 s'applique à tous les composites à matrice céramique à renfort continu, unidirectionnel (1D), bidirectionnel (2D), et tridirectionnel (xD, avec 2 x ≤ 3) sollicités suivant un axe principal de renfort.
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 14544
First edition
2013-07-01
Fine ceramics (advanced ceramics,
advanced technical ceramics) —
Mechanical properties of ceramic
composites at high temperature —
Determination of compression
properties
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des céramiques
composites à haute température — Détermination des
caractéristiques en compression
Reference number
ISO 14544:2013(E)
©
ISO 2013
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ISO 14544:2013(E)
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Published in Switzerland
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ISO 14544:2013(E)
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 3
5 Apparatus . 4
5.1 Test machine . 4
5.2 Load train. 4
5.3 Gastight test chamber . 4
5.4 Set-up for heating . 5
5.5 Extensometer . 5
5.6 Temperature measurement . 5
5.7 Data recording system . 5
5.8 Micrometers . 6
6 Test specimens. 6
6.1 General . 6
6.2 Compression between platens . 6
6.3 Test specimen used with grips . 7
7 Test specimen preparation .10
7.1 Machining and preparation .10
7.2 Number of test specimens .10
8 Test procedures .11
8.1 Test set-up: temperature considerations .11
8.2 Test set-up: other considerations .11
8.3 Testing technique .12
8.4 Test validity .13
9 Calculation of results .13
9.1 Test specimen origin .13
9.2 Compression strength .13
9.3 Strain at maximum compression force .14
9.4 Proportionality ratio or pseudo-elastic modulus, elastic modulus .14
10 Test report .16
Annex A (normative) Buckling: How to proceed when buckling is suspected .17
Bibliography .18
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ISO 14544:2013(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. 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. 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.
The committee responsible for this document is ISO/TC 206, Fine ceramics.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 14544:2013(E)
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical
ceramics) — Mechanical properties of ceramic
composites at high temperature — Determination of
compression properties
1 Scope
This International Standard specifies the conditions for determination of compression properties of
ceramic matrix composite materials with continuous fibre reinforcement for temperatures up to 2 000 °C.
This International Standard applies to all ceramic matrix composites with a continuous fibre
reinforcement, unidirectional (1D), bidirectional (2D), and tridirectional (xD, with 2 < x ≤ 3), loaded
along one principal axis of reinforcement.
Two types of compression are distinguished:
a) compression between platens;
b) compression using grips.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. 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 — Verification of static uniaxial testing machines — Part 1: Tension/compression
testing machines — Verification and calibration of the force-measuring system
EN 10002-4, Metallic materials — Tensile test — Part 4: Verification of extensometers used in uniaxial testing
CEN/TS 15867:2009, Advanced technical ceramics — Ceramic composites — Guide to the determination of
the degree of misalignment in unixial mechanical tests
IEC 60584-1:1995, Thermocouples — Part 1: Reference tables
IEC 60584-2:1982, Thermocouples — Part 2: Tolerances
IEC 60584-2:1982,Amendment 1:1989
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
test temperature
T
temperature of the test piece at the centre of the gauge length
© ISO 2013 – All rights reserved 1
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ISO 14544:2013(E)
3.2
calibrated length
l
part of the test specimen that has uniform and minimum cross-section area
3.3
gauge length
L
o
initial distance between reference points on the test specimen in the calibrated length
3.4
controlled-temperature zone
part of the calibrated length, including the gauge length, where the temperature is within a range of
50 °C of the test temperature
3.5
initial cross-section area
A
o
initial cross-section area of the test specimen within the calibrated length, at test temperature
Note 1 to entry: Two initial cross-section areas of the test specimen can be defined as follows.
3.5.1
apparent cross-section area
total area of the cross section, A
o,a
3.5.2
effective cross-section area
total area corrected by a factor, to account for the presence of an antioxidant protection, A
o,e
3.6
longitudinal deformation
ΔL
decrease in the gauge length L between reference points under a compression force
3.7
compression strain
ε
relative change in the gauge length defined as the ratio ΔL/L
o
Note 1 to entry: Its value corresponding to the maximum force shall be denoted as ε .
c,m
3.8
compression stress
σ
compression force supported by the test specimen at any time in the test divided by the initial cross-
section area (A )
o
Note 1 to entry: Two compression stresses can be distinguished:
— apparent compression stress, σ , when the apparent cross-section area (or total cross-section area) is used;
a
— effective compression stress, σ , when the effective cross-section area is used
e
3.9
maximum compression force
F
m
highest recorded compression force in a compression test on the test specimen when tested to failure
2 © ISO 2013 – All rights reserved
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ISO 14544:2013(E)
3.10
compression strength
σ
c,m
ratio of the maximum compression force (F ) to the initial cross-section area (A )
m o
Note 1 to entry: Two compression strengths can be distinguished:
— apparent compression strength, σ , when the apparent cross-section area (or total cross-section area) is used;
c,m,a
— effective compression strength, σ , when the effective cross-section area is used.
c,m,e
3.11
proportionality ratio or pseudo-elastic modulus, E
p
slope of the linear section of the stress-strain curve, if any
Note 1 to entry: Examination of the stress-strain curves for ceramic matrix composites allows definition of the
following cases:
a) Material with a linear section in the stress-strain curve.
For ceramic matrix composites that have a mechanical behaviour characterized by a linear section, the
proportionality ratio is defined as:
σσ−
21
Ep(σσ,)= (1)
12
εε−
22
where (ε , σ ) and (ε , σ ) lie near the lower and upper limits of the linear section of the stress-strain curve.
1 1 2 2
The proportionality ratio or pseudo-elastic modulus is termed the elastic modulus, E, in the single case where the
material has a linear behaviour from the origin.
b) Material with no-linear section in the stress-strain curve.
In this case only stress-strain couples can be fixed.
Two proportionality ratios or pseudo-elastic moduli can be distinguished:
— apparent proportionality ratio, Ep , when the apparent compression stress is used;
a
— effective proportionality ratio, Ep , when the effective compression stress is used.
e
4 Principle
A test specimen of specified dimensions is heated to the test temperature, and loaded in compression.
The test is performed at constant crosshead displacement rate, or constant deformation rate. Force and
longitudinal deformation are measured and recorded simultaneously.
NOTE 1 The test duration is limited to reduce creep effects.
NOTE 2 Constant loading rate is only allowed in the case of linear stress-strain behaviour up to failure.
NOTE 3 In order to protect fixtures, it is recommended to use constant crosshead displacement rate when the
test is carried out until rupture.
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ISO 14544:2013(E)
5 Apparatus
5.1 Test machine
The machine shall be equipped with a system for measuring the force applied to the test specimen which
shall conform to grade 1 or better according to ISO 7500-1.
NOTE This should prevail during actual test conditions of, e.g. gas pressure and temperature.
5.2 Load train
The load train configuration shall ensure that the load indicated by the load cell and the load experienced
by the test specimen are the same.
The load train performance including the alignment system and the force transmitting system shall not
change because of heating.
The load train shall align the specimen axis with the direction of load application without introducing
bending or torsion in the specimen. The misalignment of the specimen shall be verified and documented
according to the procedure described in CEN/TS 15867:2009 The maximum percent bending shall not
−6
exceed 5 at an average strain of 500×10 .
NOTE 1 The alignment should be verified and documented in accordance with, for example, the procedure
described in CEN/TS 15867:2009.
There are two alternative means of load application.
a) Compression platens are connected to the load cell and on the moving crosshead. The parallelism of
these platens shall be better than 0,01 mm, in the loading area, at room temperature and they shall
be perpendicular to the load direction.
NOTE 1 The use of platens is not recommended for compression testing of 1D and 2D materials with low
thickness due to buckling.
NOTE 2 A compliant interlayer material between the test specimen and platens may be used for testing
macroscopically inhomogeneous materials to ensure even contact pressure. This material should be
chemically compatible with both test specimen and platen materials.
b) Grips are used to clamp and load the test specimen.
The grip design shall prevent the test specimen from slipping. The grips shall align the test specimen
axis with that of the applied force.
NOTE 3 Conformity with this requirement should be verified and documented according to, for example, the
[1]
procedure described in Reference.
NOTE 4 The grips or the platens may either be in the hot zone of the furnace or outside the furnace.
NOTE 5 When grips or platens are outside the furnace, a temperature gradient exists between the centre
of the specimen, which is at the prescribed temperature, and the ends that are at the same temperature as the
grips or platens.
5.3 Gastight test chamber
A gastight chamber could be used in this case.
The gastight chamber shall allow proper control of the test specimen environment in the vicinity of
the test specimen during the test. The installation shall be such that the variation of load due to the
variation of pressure is less than 1 % of the scale of the load cell being used.
4 © ISO 2013 – All rights reserved
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ISO 14544:2013(E)
Where a gas atmosphere is used, the gas atmosphere shall be chosen depending on the material to be
tested and on test temperature. The level of pressure shall be chosen depending: on the material to be
tested, on temperature, on the type of gas, and on the type of extensometry.
Where a vacuum chamber is used, the level of vacuum shall not induce chemical and/or physical
instabilities of the test specimen material, and of extensometer rods, when applicable.
5.4 Set-up for heating
The set-up for heating shall be constructed in such a way that the temperature gradient within the gauge
length is less than 20 °C at test temperature.
5.5 Extensometer
The extensometer shall be capable of continuously recording the longitudinal deformation at test temperature.
NOTE 1 The use of an extensometer with the greatest possible gauge length is recommended.
The linearity tolerance shall be less than or equal to 0,15 % of the extensometer range used.
The extensometer shall conform to class 1 or better of EN 10002-4. Two commonly used types of
extensometer are the mechanical extensometer and the electro-optical extensometer.
If a mechanical extensometer is used, the gauge length shall be the initial longitudinal distance between
the two locations where the extensometer rods contact the test specimen.
The rods may be exposed to temperatures higher than the test specimen temperature. Temperature and/or
environment induced structural changes in the rod material shall not affect the accuracy of deformation
measurement. The material used for the rods shall be compatible with the test specimen material.
NOTE 2 Care should be taken to correct for changes in calibration of the extensometer that may occur as a
result of operating under conditions different from calibration.
NOTE 3 Rod pressure onto the test specimen should be the minimum necessary to prevent slipping of the
extensometer rods.
If an electro-optical extensometer is used, electro-optical measurements i
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 14544
Première édition
2013-07-01
Céramiques techniques — Propriétés
mécaniques des céramiques composites
à haute température — Détermination
des caractéristiques en compression
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) —
Mechanical properties of ceramic composites at high temperature —
Determination of compression properties
Numéro de référence
ISO 14544:2013(F)
©
ISO 2013
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ISO 14544:2013(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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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
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Publié en Suisse
ii © ISO 2013 – Tous droits réservés
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ISO 14544:2013(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe . 3
5 Appareillage . 4
5.1 Machine d’essai . 4
5.2 Système d’application d’effort . 4
5.3 Enceinte d’essai étanche . 5
5.4 Dispositif de chauffage . 5
5.5 Extensomètre . 5
5.6 Mesure des températures . 6
5.7 Système d’enregistrement de données . 6
5.8 Micromètres . 6
6 Éprouvettes . 6
6.1 Généralités . 6
6.2 Éprouvettes pour essais de compression entre plateaux . 6
6.3 Éprouvettes utilisées avec mors. 8
7 Préparation des éprouvettes .11
7.1 Usinage et préparation .11
7.2 Nombre d’éprouvettes .11
8 Modes opératoires .11
8.1 Configuration d’essai: considérations sur la température .11
8.2 Configuration d’essai: autres considérations .12
8.3 Technique de l’essai .12
8.4 Validité de l’essai .13
9 Calcul des résultats .14
9.1 Origine des éprouvettes .14
9.2 Résistance en compression .14
9.3 Déformation à la force maximale de compression .14
9.4 Coefficient de proportionnalité ou module pseudo-élastique, module élastique .15
10 Rapport d’essai .16
Annexe A (normative) Flambage: Comment procéder lorsque le flambage est suspecté .17
Bibliographie .18
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ISO 14544:2013(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/CEI, 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/CEI, Partie 2, 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 sur la liste ISO des déclarations de brevets reçues,
www.iso.org/brevets.
Les éventuelles appellations commerciales utilisées dans le présent document sont données pour
information à l’intention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 206, Céramiques techniques.
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NORME INTERNATIONALE ISO 14544:2013(F)
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques
des céramiques composites à haute température —
Détermination des caractéristiques en compression
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie les conditions de détermination des caractéristiques en
compression des matériaux composites à matrice céramique et à renfort continu pour des températures
allant jusqu’à 2 000 °C.
La présente Norme internationale s’applique à tous les composites à matrice céramique à renfort continu,
unidirectionnel (1D), bidirectionnel (2D), et tridirectionnel (xD, avec 2 < x ≤ 3) sollicités suivant un axe
principal de renfort.
Deux cas de compression sont distingués:
a) la compression entre plateaux;
b) la compression entre mors.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables pour son application. 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 7500-1:2004, Matériaux métalliques — Vérification des machines pour essais statiques uniaxiaux —
Partie 1: Machines d’essai de traction/compression — Vérification et étalonnage du système de mesure de force
EN 10002-4, Matériaux métalliques — Essai de traction — Partie 4: Vérification des extensomètres utilisés
dans les essais uniaxiaux
CEN/TS 15867:2009, Céramiques techniques avancées — Céramiques composites — Guide pour déterminer
le degré de non-alignement lors des essais mécaniques uniaxaux
CEI 60584-1:1995, Couples thermoélectriques — Partie 1: Tables de référence
CEI 60584-2:1982, Couples thermoélectriques — Partie 2: Tolérances
CEI 60584-2:1982, Amendement 1:1989
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
3.1
température d’essai
T
température de l’éprouvette au centre de la longueur de jauge
© ISO 2013 – Tous droits réservés 1
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ISO 14544:2013(F)
3.2
longueur calibrée
l
partie de l’éprouvette où la section transverse est la plus faible et est uniforme
3.3
longueur de jauge
L
o
distance initiale entre les points de référence dans la longueur calibrée de l’éprouvette
3.4
zone de température contrôlée
partie de la longueur calibrée, incluant la longueur de jauge, où l’écart de température par rapport à la
température d’essai est inférieur à 50 °C
3.5
section initiale
A
o
section initiale de l’éprouvette dans la longueur calibrée, à la température d’essai
Note 1 à l’article: Deux sections initiales de l’éprouvette peuvent être définies comme suit.
3.5.1
section apparente
section totale de l’éprouvette, A
o,a
3.5.2
section effective
section totale corrigée d’un facteur, prenant en compte la présence d’un traitement anti-oxydation, A
o,e
3.6
accourcissement
ΔL
diminution sous une sollicitation de compression de la longueur de jauge L entre les points de référence
3.7
déformation en compression
ε
modification relative de la longueur de jauge définie par le rapport ΔL/L
o
Note 1 à l’article: La valeur correspondant à la force de compression maximale doit être notée ε .
c,m
3.8
contrainte en compression
σ
force de compression supportée par l’éprouvette à chaque instant de l’essai, divisée par la section initiale (A )
o
Note 1 à l’article: Deux contraintes en compression peuvent être définies:
— contrainte en compression apparente, σ , lorsque la section apparente (ou section totale) est utilisée;
a
— contrainte en compression effective, σ , lorsque la section effective est utilisée.
e
3.9
force maximale de compression
F
m
force de compression la plus haute enregistrée, atteinte par l’éprouvette lors d’un essai de compression
réalisé jusqu’à rupture
2 © ISO 2013 – Tous droits réservés
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ISO 14544:2013(F)
3.10
résistance en compression
σ
c,m
quotient de la force maximale de compression (F ) par la section initiale (A )
m o
Note 1 à l’article: Deux résistances en compression peuvent être définies:
— résistance en compression apparente, σ , lorsque la section apparente (ou section totale) est utilisée;
c,m,a
— résistance en compression effective, σ , lorsque la section effective est utilisée.
c,m,e
3.11
coefficient de proportionnalité ou module pseudo-élastique
E
p
pente de la partie linéaire de la courbe contrainte-déformation, si elle existe
Note 1 à l’article: L’examen des courbes contrainte-déformation des composites à matrice céramique conduit à
définir les cas suivants:
a) Matériau présentant une zone linéaire dans la courbe contrainte-déformation.
Pour les matériaux composites à matrice céramique dont le comportement mécanique est caractérisé par une
zone linéaire, le coefficient de proportionnalité est défini par:
σσ−
21
E (,σσ )= (1)
p 12
εε−
22
où (ε , σ ) et (ε , σ ) caractérisent les points proches de la limite inférieure et de la limite supérieure de la partie
1 1 2 2
linéaire de la courbe contrainte-déformation.
Le coefficient de proportionnalité ou module pseudo-élastique est appelé module élastique, E, dans le seul cas où
le matériau a un comportement linéaire dès l’origine.
b) Matériau présentant un comportement contrainte-déformation non linéaire.
Dans ce cas, seuls peuvent être fixés des couples contrainte-déformation
Deux coefficients de proportionnalité ou modules pseudo-élastiques peuvent définis:
— coefficient de proportionnalité apparent, Ep , lorsque la contrainte en compression apparente est utilisée;
a
— coefficient de proportionnalité effectif, Ep , lorsque la contrainte en compression effective est utilisée.
e
4 Principe
Une éprouvette de dimensions spécifiées est portée à la température d’essai, puis soumise à un essai de
compression. L’essai est réalisé à vitesse constante de déplacement de la traverse, ou à vitesse constante
de déformation. La force et la variation de longueur de jauge (déformation longitudinale) sont mesurées
et enregistrées simultanément.
NOTE 1 La durée d’essai est limitée afin de réduire les effets du fluage.
© ISO 2013 – Tous droits réservés 3
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ISO 14544:2013(F)
NOTE 2 Un essai à vitesse constante de chargement n’est autorisé que dans le cas où le comportement
contrainte-déformation est linéaire jusqu’à la rupture.
NOTE 3 Pour protéger les outillages, il est recommandé d’utiliser une vitesse de déplacement constante de la
traverse lorsque l’essai est réalisé jusqu’à rupture.
5 Appareillage
5.1 Machine d’essai
La machine doit être équipée d’un système de mesure de la force appliquée à l’éprouvette qui doit être
de classe 1 ou mieux, conformément à l’ISO 7500-1.
NOTE Il convient que cette exigence reste vraie dans les conditions d’essai (par exemple pression et
température du gaz).
5.2 Système d’application d’effort
Le système d’application d’effort doit être tel que la charge indiquée par la cellule d’effort et la charge
supportée par l’éprouvette soient les mêmes.
La performance du système d’application d’effort, y compris le système d’alignement et le système de
transmission d’effort, ne doit pas être modifiée du fait du chauffage.
Le système d’application d’effort doit aligner l’axe de l’éprouvette avec la direction de chargement, sans que
l’éprouvette ne soit soumise à une charge de flexion ou de torsion. Le défaut d’alignement de l’éprouvette
doit être vérifié et documenté conformément à la procédure décrite dans la CEN/TS 15867:2009. Le
−6
pourcentage maximal de flexion ne doit pas dépasser 5 pour une déformation moyenne de 500 × 10 .
NOTE 1 Il convient que l’alignement soit vérifié et documenté, par exemple, conformément à la procédure
décrite dans la CEN/TS 15867:2009.
Deux modes d’application d’effort sont possibles:
a) Des plateaux de compression sont fixés sur la cellule d’effort et sur la traverse mobile. Le parallélisme
entre ces plateaux doit être meilleur que 0,01 mm, dans la zone d’application de l’effort, à la
température ambiante et les plateaux doivent être perpendiculaires à la direction de chargement.
NOTE 1 L’utilisation de plateaux n’est pas recommandée pour les matériaux 1D et 2D de faible épaisseur à
cause du flambage.
NOTE 2 Pour les matériaux qui ne sont pas macroscopiquement homogènes, il est possible d’utiliser une
interface souple entre l’éprouvette et les plateaux pour assurer une pression de contact régulière. Il convient
que ce matériau d’interface soit chimiquement compatible avec les matériaux de l’éprouvette et des plateaux.
b) Des mors sont utilisés pour fixer et charger l’éprouvette.
Les mors utilisés doivent être conçus de manière à éviter tout glissement de l’éprouvette. Ils doivent
permettre l’alignement de l’axe de l’éprouvette avec la direction de la force appliquée.
NOTE 3 Il convient de vérifier et de documenter la conformité à cette exigence en utilisant, par exemple, la
procédure décrite dans la Référence [1].
NOTE 4 Les mors ou les plateaux peuvent se trouver dans la zone chaude ou dans la zone froide du four.
NOTE 5 Lorsque les mors ou les plateaux sont à l’extérieur du four, il existe un gradient de température entre
le centre de l’éprouvette qui est à la température spécifiée et les extrémités qui sont à la même température que
les mors ou les plateaux.
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5.3 Enceinte d’essai étanche
Une enceinte d’essai étanche pourrait être utilisée dans le cas suivant.
L’enceinte étanche doit permettre le contrôle de l’environnement au voisinage de l’éprouvette pendant
l’essai. L’installation doit être telle que la variation de charge due à la variation de pression soit inférieure
à 1 % de l’échelle de la cellule d’effort utilisée.
Si une atmosphère gazeuse est utilisée, elle doit être choisie en fonction du matériau à soumettre à essai
et en fonction de la température d’essai. Le niveau de pression doit être choisi en fonction du matériau
soumis à essai, de la température, du gaz et du type d’extensométrie.
Si une enceinte à vide est utilisée, le niveau de vide ne doit pas induire d’instabilités chimiques et/ou
physiques du matériau et des tiges de l’extensomètre, le cas échéant.
5.4 Dispositif de chauffage
Le dispositif de chauffage doit être construit de sorte que le gradient de température dans la longueur
de jauge soit inférieur à 20 °C à la température d’essai.
5.5 Extensomètre
L’extensomètre doit être capable d’enregistrer en continu la variation de longueur de jauge à la
température d’essai.
NOTE 1 Il est recommandé d’utiliser un extensomètre ayant une longueur de jauge la plus grande possible.
La tolérance de linéarité doit être inférieure ou égale à 0,15 % de la plage d’utilisation de l’extensomètre.
L’extensomètre doit être conforme à la classe 1 ou mieux de l’EN 10002-4. Deux types d’extensomètres
sont couramment utilisés: l’extensomètre mécanique et l’extensomètre électro-optique.
Si un extensomètre mécanique est utilisé, la longueur de jauge doit correspondre à la distance initiale
entre les deux points où les tiges de l’extensomètre touchent l’éprouvette.
Les tiges de l’extensomètre peuvent être exposées à des températures supérieures à la température de
l’éprouvette. La précision de la mesure de la déformation ne doit pas être perturbée par des modifications
de la structure du matériau des tiges dues à la température et/ou à l’environnement. Le matériau utilisé
pour les tiges doit être compatible avec le matériau des éprouvettes.
NOTE 2 Il convient de veiller à corriger les variations de l’étalonnage de l’extensomètre qui pourraient survenir
du fait que l’appareil fonctionne dans des conditions différentes de celles de l’étalonnage.
NOTE 3 Il convient de régler la pression des tiges sur l’éprouvette au minimum nécessaire pour éviter
qu’elles ne glissent.
Si un extensomètre électro-optique est utilisé, des mesures électro-optiques en transmission nécessitent
la présence de pions de référence sur l’éprouvette. Dans ce cas, des pions ou des cibles doivent être fixés
en surface perpendiculairement à l’axe. La longueur de jauge doit être la distance entre les deux pions
de référence. Le matériau utilisé pour les pions (et éventuellement la colle) doit être compatible avec le
matériau de l’éprouvette et avec la température d’essai et ne doit pas modifier le champ de contrainte
de l’éprouvette.
NOTE 4 L’utilisation de pions intégrés dans la géométrie de l’éprouvette n’est pas recommandée du fait des
concentrations de contrainte induites par ces particularités.
NOTE 5 L’utilisation de l’extensomètre électro-optique n’est pas recommandée s’il est impossible de faire la
distinction entre la couleur des pions de référence et celle de l’éprouvette.
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5.6 Mesure des températures
Pour la mesure des températures, des thermocouples conformes à la CEI 60584-1 et à la CEI 60584-2
doivent être utilisés; si des thermocouples non conformes à la CEI 60584-1 et à la CEI 60584-2 ou des
pyromètres sont utilisés, les résultats de l’étalonnage doivent être joints au rapport d’essai.
5.7 Système d’enregistrement de données
Un enregistreur étalonné peut être utilisé pour enregistrer les courbes force-déformation de longueur
de jauge. Cependant, l’utilisation d’une chaîne d’acquisition de données numériques couplée à un
enregistreur analogique est recommandée.
5.8 Micromètres
Les micromètres utilisés pour le mesurage des dimensions de l’éprouvette doivent être conformes
à l’ISO 3611.
6 Éprouvettes
6.1 Généralités
Le choix de la géométrie de l’éprouvette dépend de plusieurs paramètres tels que:
— la nature du matériau et la structure du renfort;
— le type de système de chauffage;
— le type du système d’application d’effort.
Le volume dans la longueur de jauge doit être représentatif du matériau, et la longueur calibrée doit être
définie de façon à éviter toute rupture en flambage.
NOTE Il est recommandé d’utiliser un volume d’éprouvette correspondant à un minimum de 5 éléments de
volume représentatif.
6.2 Éprouvettes pour essais de compression entre plateaux
L’éprouvette de type 1, couramment utilisée, est représentée à la Figure 1.
Les dimensions recommandées sont données dans le Tableau 1.
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0,05 A
B
0,05
A
d
B
Figure 1 — Géométrie des éprouvettes de type 1
Tableau 1 — Dimensions recommandées des éprouvettes de type 1
Dimensions en millimètres
2D et xD Tolérance
l, longueur calibrée ≥ 15 ±0,5
l , longueur totale ≥ 1,5 l ±0,5
t
d, diamètre de la section circulaire ou longueur du côté dans le ≥ 8 ±0,2
cas de section carrée
r, rayon de raccordement ≥ 10 ≥ 2
Parallélisme des parties usinées 0,05
Perpendicularité des parties usinées 0,05
Concentricité des parties usinées 0,05
L’éprouvette de type 2, parfois utilisée, est représentée à la Figure 2.
Les dimensions recommandées sont données dans le Tableau 2.
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l
t
l
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d Ø d
Figure 2 — Géométrie des éprouvettes de type 2
Tableau 2 — Dimensions recommandées des éprouvettes de type 2
Dimensions en millimètres
1D, 2D et xD Tolérance
l, longueur calibrée ≥ 10 ±0,5
d, diamètre de la section circulaire ou longueur du côté dans le ≥ 10 ±0,2
cas de section carrée
Parallélisme des parties usinées 0,05
Perpendicularité des parties usinées 0,05
NOTE Ce type d’éprouvette est principalement utilisé quand l’épaisseur de la pièce n’est pas suffisante pour
permettre l’usinage d’une éprouvette de type 1.
6.3 Éprouvettes utilisées avec mors
Pour ces types d’éprouvettes, la longueur totale l dépend du four et du système de prise en mors.
t
L’éprouvette de type 3 est représentée à la Figure 3.
Les dimensions recommandées sont données dans le Tableau 3 et dans le Tableau 4.
A
b
2
b
1
A-A
h
A
l
l
t
Figure 3 — Géométrie des éprouvettes de type 3
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r
l
l
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Tableau 3 — Dimensions recommandées des éprouvettes de type 3
Dimensions en millimètres
2D et xD Tolérance
l, longueur calibrée ≥ 15 ±0,5
h, épaisseur ≥ 2 ±0,2
b , largeur dans la longueur calibrée ≥ 8 ±0,2
1
b , largeur b = αb avec α = 1,2 à 2 ±0,2
2 2 1
r, rayon ≥ 30 ±2
Parallélisme des parties usinées 0,05
Tableau 4 — Autres dimensions recommandées pour les éprouvettes de type 3
Dimensions en millimètres
2D et xD Tolérance
l, longueur calibrée ≤ 15 ±0,5
h, épaisseur ≥ 1 ±0,2
b , largeur dans la longueur calibrée ≥ 8 ±0,2
1
b , largeur b = αb avec α = 1,2 à 2 ±0,2
2 2 1
r, rayon ≥ 30 ±2
Parallélisme des parties usinées 0,05
NOTE Ce type d’éprouvette est recommandé en cas de flambage avec les dimensions du Tableau 3. Avec ce
type d’éprouvette, il est très difficile d’obtenir des mesures de déformation.
L’éprouvette de type 4, parfois utilisée, est représentée à la Figure 4.
Les dimensions recommandées sont données dans le Tableau 5.
A
b
3
b
2
b
1
A-A
h
A
l
l
t
Figure 4 — Géométrie des éprouvettes de type 4
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r
r
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Tableau 5 — Dimensions recommandées des éprouvettes de type 4
Dimensions en millimètres
2D et xD Tolérance
l, longueur calibrée ≥ 15 ±0,2
h, épaisseur 3 ±0,2
b , largeur dans la longueur calibrée 8 à 20 ±0,2
1
b , largeur b = αb avec α = 1,2 à 2 ±0,2
2 2 1
b , largeur b = βb avec β = 1,2 à 2 ±0,2
3 3 2
r, rayon ≥ 30 ±2
Parallélisme des parties usinées 0,05
NOTE Lorsqu’elle est utilisée avec des mors froids, cette éprouvette multisection permet la rupture dans la
zone de température contrôlée.
L’éprouvette de type 5, parfois utilisée, est représentée à la Figure 5.
Les dimensions recommandées sont données dans le Tableau 6.
A
b
A-A
h
A
l
t
Figure 5 — Géométrie des éprouvettes de type 5
Tableau 6 — Dimensions recommandées des éprouvettes de type 5
Dimensions en millimètres
1D, 2D et xD Tolérance
h, épaisseur ≥ 2 ±0,2
b, largeur 8 à 20 ±0,2
Parallélisme des parties usinées 0,05
NOTE Cette éprouvette est facile à usiner et son utilisation permet principalement la détermination du
module, car la rupture peut ne pas se produire dans la zone où la température est contrôlée; il est déconseillé de
l’utiliser pour des mesures de résistance.
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7 Préparation des éprouvettes
7.1 Usinage et préparation
Lors du prélèvement des éprouvettes, il est nécessaire de veiller à aligner l’axe de l’éprouvette avec la
direction de renfort choisie.
Les méthodes d’usinage qui évitent d’endommager le matériau sont préconisées. Il convient que les
paramètres d’usinage soient répertoriés.
NOTE 1 Si les éprouvettes sont usinées dans une plaque protégée contre l’oxydation, les surfaces usinées de
l’éprouvette ne sont pas protégées. Il convient de protéger ces surfaces pour prévenir une éventuelle oxydation.
NOTE 2 Lorsqu’un système de mors froids est utilisé, la surface de la partie de l’éprouvette, qui est à la
température intermédiaire entre la température d’essai et la température des mors, peut nécessiter une protection
anti-oxydation appropriée.
7.2 Nombre d’éprouvettes
Cinq résultats d’essai valides, tels que spécifiés en 8.4, sont requis pour chaque condition.
8 Modes opératoires
8.1 Configuration d’essai: considérations sur la température
8.1.1 Généralités
Les déterminations suivantes doivent ê
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.