ISO 14556:2000
(Main)Steel — Charpy V-notch pendulum impact test — Instrumented test method
Steel — Charpy V-notch pendulum impact test — Instrumented test method
Aciers — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy à entaille en V — Méthode d'essai instrumenté
La présente Norme internationale spécifie une méthode d'essai instrumenté de flexion par choc sur éprouvette Charpy à entaille en V pour les produits en acier ainsi que les prescriptions concernant le dispositif de mesurage et d'enregistrement. La présente Norme internationale peut être appliquée à d'autres matériaux métalliques par accord. Cet essai fournit des informations supplémentaires sur le comportement à la rupture du produit essayé.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 14556
First edition
2000-05-01
Steel — Charpy V-notch pendulum impact
test — Instrumented test method
Aciers — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy à entaille en
V — Méthode d'essai instrumenté
Reference number
ISO 14556:2000(E)
©
ISO 2000
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ISO 14556:2000(E)
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ISO 14556:2000(E)
Contents Page
Foreword.iv
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms and definitions .1
4 Symbols and abbreviated terms .3
5 Principle.4
6 Apparatus .4
7 Test Piece .6
8 Test procedure.6
9 Expression of results .7
10 Test Report.10
Annex A (informative) Designs of instrumented strikers and associated force-displacement curves.11
Annex B (informative) Example of support block for the calibration of a 2 mm striker .12
Annex C (informative) Formulae for the calculation of the proportion of ductile fracture surface .13
Bibliography.14
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ISO 14556:2000(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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard ISO 14556 was prepared by Technical Committee ISO/TC 164, Mechanical testing of
metals, Subcommittee SC 4, Toughness testing.
Annexes A to C of this International Standard are for information only.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 14556:2000(E)
Steel — Charpy V-notch pendulum impact test — Instrumented
test method
1 Scope
This International Standard specifies a method of instrumented Charpy V-notch pendulum impact testing on steel
products and the requirements concerning the measurement and recording equipment.
This International Standard can be applied to other metallic materials by agreement.
This test provides further information on the fracture behaviour of the tested product.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this International Standard. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these
publications do not apply. However, parties to agreements based on this International Standard are encouraged to
investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For
undated reference, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC
maintain registers of currently valid International Standards.
ISO 148-1, Metallic materials — Charpy pendulum impact test — Part 1: Test Method.
ISO 148-2, Metallic materials — Charpy pendulum impact test — Part 2: Verification of test machines.
3 Terms and definitions
For the purposes of this International Standard, the following terms and definitions apply.
3.1 Characteristic values of force
NOTE Characteristic values of force are expressed in newtons.
3.1.1
general yield force
F
gy
force at the transition point from the linearly increasing part to the curved increasing part of the force-displacement
curve
NOTE It represents a first approximation of the force at which yielding has occurred across the entire uncracked-test-piece
ligament (see 9.3).
3.1.2
maximum force
F
m
maximum force in the course of the force-displacement curve
© ISO 2000 – All rights reserved 1
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ISO 14556:2000(E)
3.1.3
crack initiation force
F
iu
force at the beginning of the steep drop in the force-displacement curve
NOTE It characterizes the beginning of unstable crack propagation.
3.1.4
crack arrest force
F
a
force at the end (arrest) of unstable crack propagation
3.2 Characteristic values of displacement
NOTE Characteristic values of displacement are expressed in metres.
3.2.1
general yield displacement
s
gy
displacement corresponding to the general yield force, F
gy
3.2.2
displacement at maximum force
s
m
displacement corresponding to the maximum force, F
m
3.2.3
crack initiation displacement
s
iu
displacement at the initiation of unstable crack propagation
3.2.4
crack arrest displacement
s
a
displacement at the end (arrest) of unstable crack propagation
3.2.5
total displacement
s
t
displacement at the end of the force-displacement curve
3.3 Characteristic values of impact energy
NOTE Characteristic values of impact energy are expressed in joules.
3.3.1
energy at maximum force
W
m
partial impact energy from s=0to s = s
m
3.3.2
crack initiation energy
W
iu
partial impact energy from s=0 to s = s
iu
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ISO 14556:2000(E)
3.3.3
crack arrest energy
W
a
partial impact energy from s=0 to s = s
a
3.3.4
total impact energy
W
t
energy absorbed during the breaking of the specimen calculated from area under the force-displacement curve
from s=0to s = s
t
4 Symbols and abbreviated terms
For the purposes of this International Standard, the symbols and abbreviations given in Table 1 are applicable (see
also Figures 2 and 3).
Table 1 — Symbols and designations
Symbol Designation Unit
f Output frequency limit Hz
g
F Force N
F Crack arrest force N
a
F
General yield force N
gy
F Crack initiation force N
iu
F Maximum force N
m
2
g
Acceleration due to gravity m/s
n
h Height of fall of the centre of strike of the pendulum (see ISO 148-2) m
KV
Absorbed energy as defined in ISO 148-1 J
m Effective mass of the pendulum corresponding to its effective weight (see ISO 148-2) kg
s Displacement m
s Crack arrest displacement m
a
s General yield displacement m
gy
s
Crack initiation displacement m
iu
s Displacement at maximum force m
m
s Total displacement m
t
t Time s
t
Time at the beginning of deformation of the test piece s
o
t
Signal rise time s
r
v Initial striker impact velocity m/s
o
v
Striker impact velocity at time t m/s
t
W Crack arrest energy J
a
W Crack initiation energy J
iu
W Energy at maximum force J
m
W Total impact energy J
t
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ISO 14556:2000(E)
5Principle
5.1 This test consists of measuring the impact force, in relation to the test piece bending displacement, during an
impact test, carried out in accordance with ISO 148-1. The area under the force-displacement curve defines the
energy absorbed by the test piece.
5.2 Force-displacement curves for different steel products and different temperatures can be quite different, even
though the areas under the curves and the absorbed energies are identical. If the force-displacement curves are
divided into characteristic parts, various phases of the test with characteristic appearances can be deduced which
provide considerable information about the fracture behaviour of the test piece.
NOTE The force displacement curve cannot be used in strength calculations of structures. It is not possible to directly
determine the lowest permissible operating temperature for a material in a construction.
6 Apparatus
6.1 Testing machine
A pendulum impact testing machine, in accordance with ISO 148-2, and instrumented to determine the force-time or
force-displacement curve shall be used.
Comparisons of the total impact energy, W , from the instrumentation with the absorbed energy indicated by the
t
machine dial, KV, shall be made.
NOTE 1 The instrumentation and the dial measure similar but different quantities. Differences in the readings are to be
[5]
expected (see in the bibliography).
NOTE 2 If deviations between the values exceed � 5 J, the following should be investigated:
a) the friction of the machine;
b) the calibration of the measuring system;
c) the software used.
6.2 Instrumentation and calibration
6.2.1 Traceable measurements
The equipment used for all calibration measurements shall be traceable to national or international standards of
measurement.
6.2.2 Force measurement
Force measurement is usually achieved by using two active electric resistance strain gauges attached to the standard
striker to form a force transducer. Suitable designs are shown in annex A.
A full bridge circuit is made by two equally stressed (active) strain gauges bonded to opposite sides of the striker
and by two compensating (passive) strain gauges, or by substitute resistors. Compensating strain gauges shall not
be attached to any part of the testing machine which experiences impact or vibration effects.
NOTE 1 Alternately, any other instrumentation to form a force transducer, which meets the required performance levels, may
be used.
The force measuring system (instrumented striker, amplifier, recording system) shall have a response of at least
100 kHz, which corresponds to a rise time, t , of no more than 3,5 μs.
r
4 © ISO 2000 – All rights reserved
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ISO 14556:2000(E)
NOTE 2 The dynamic assessment of the force measuring chain can be simplified by measuring the value of the first initial
peak. By experience, the dynamics of the measuring chain can be considered satisfactory if a steel V-notch test piece shows an
initial peak greater than 8 kN when using an impact velocity between 5 m/s and 5,5 m/s. This is valid if the centres of the active
strain gauges are 11 mm to 15 mm away from the striker contact point.
The instrumentation of the striker should be arranged to give the required nominal force range. The instrumented striker
shall be designed to minimize its sensitivity to non-symmetric loading.
NOTE 3 Experience shows that with the V-notch test piece, nominal impact forces between 10 kN and 40 kN occur for all
steel types.
6.2.3 Calibration
Calibration of the recorder and measuring system may, in practice, be performed statically in accordance with the
accuracy requirements given below and in 6.2.4.
It is recommended that the force
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 14556
Première édition
2000-05-01
Aciers — Essai de flexion par choc sur
éprouvette Charpy à entaille en V —
Méthode d'essai instrumenté
Steel — Charpy V-notch pendulum impact test — Instrumented test
method
Numéro de référence
ISO 14556:2000(F)
©
ISO 2000
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ISO 14556:2000(F)
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ISO 14556:2000(F)
Sommaire Page
Avant-propos.iv
1 Domaine d'application.1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions.1
4 Symboles et abréviations .3
5 Principe.4
6 Appareillage .4
7 Éprouvette .6
8 Mode opératoire.7
9 Expression des résultats .7
10 Rapport d’essai.10
Annexe A (informative) Conceptions de couteau instrumenté et courbes force-déplacement associées.11
Annexe B (informative) Exemple de bloc support pour l'étalonnage d'un couteau de 2 mm .12
Annexe C (informative) Formules pour le calcul de la proportion de surface avec rupture ductile .13
Bibliographie .14
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ISO 14556:2000(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 Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale 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.
La Norme internationale ISO 14556 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des
métaux, sous-comité SC 4, Essais de ténacité.
Les annexes A à C de la présente Norme internationale sont données uniquement à titre d’information.
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NORME INTERNATIONALE ISO 14556:2000(F)
Aciers — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy à
entaille en V — Méthode d'essai instrumenté
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie une méthode d’essai instrumenté de flexion par choc sur éprouvette
Charpy à entaille en V pour les produits en acier ainsi que les prescriptions concernant le dispositif de mesurage et
d’enregistrement.
La présente Norme internationale peut être appliquée à d’autres matériaux métalliques par accord.
Cet essai fournit des informations supplémentaires sur le comportement à la rupture du produit essayé.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s'appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s'applique. Les membres de l’ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO 148-1, Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy — Partie 1: Méthode d’essai.
ISO 148-2, Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy — Partie 2: Vérification des
machines d’essai (mouton-pendule).
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions suivants s’appliquent.
3.1 Valeurs caractéristiques de force
NOTE Les valeurs caractéristiques de force sont exprimées en newtons.
3.1.1
force d’écoulement généralisé
F
gy
force au point de transition entre la partie linéaire croissante et la partie incurvée de la courbe force-déplacement
NOTE Elle représente une première approximation de la force pour laquelle survient la plastification sur la totalité du
ligament de l’éprouvette non fissurée (voir 9.3).
3.1.2
force maximale
F
m
force maximale de la courbe force-déplacement
© ISO 2000 – Tous droits réservés 1
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ISO 14556:2000(F)
3.1.3
force à l’initiation de la fissure
F
iu
force qui se situe au début de la chute brutale dans la courbe force-déplacement
NOTE Elle caractérise le début de la propagation de la fissure instable.
3.1.4
force à l’arrêt de la fissure
F
a
force à la fin (à l’arrêt) de la propagation de la fissure instable
3.2 Valeurs caractéristiques de déplacement
NOTE Les valeurs caractéristiques de déplacement sont exprimées en mètres.
3.2.1
déplacement d’écoulement généralisé
s
gy
déplacement correspondant à la force d’écoulement généralisé, F
gy
3.2.2
déplacement à la force maximale
s
m
déplacement correspondant à la force maximale, F
m
3.2.3
déplacement à l’initiation de la fissure
s
iu
déplacement correspondant à l’initiation de la propagation de la fissure instable
3.2.4
déplacement à l’arrêt de la fissure
s
a
déplacement à la fin (à l’arrêt) de la propagation de la fissure instable
3.2.5
déplacement total
s
t
déplacement à l’extrémité de la courbe force-déplacement
3.3 Valeurs caractéristiques d'énergie
NOTE Les valeurs caractéristiques d’énergie sont exprimées en joules.
3.3.1
énergie à la force maximale
W
m
énergie partielle de s =0à s = s
m
3.3.2
énergie à l’initiation de la fissure
W
iu
énergie partielle de s=0 à s = s
iu
2 © ISO 2000 – Tous droits réservés
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ISO 14556:2000(F)
3.3.3
énergie à l’arrêt de la fissure
W
a
énergie partielle de s=0 à s = s
a
3.3.4
énergie totale
W
t
énergie absorbée durant la rupture de l’éprouvette calculée à partir de l’aire sous la courbe force-déplacement de
s=0 à s = s
t
4 Symboles et leur signification
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les symboles donnés dans le Tableau 1 s’appliquent (voir
également Figures 2 et 3).
Tableau 1 — Symboles et leur signification
Symbole Signification Unité
f Limite de la fréquence de sortie Hz
g
F
Force N
F
Force à l’arrêt de la fissure N
a
F Force d’écoulement généralisé N
gy
Fiu Force à l’initiation de la fissure N
F Force maximale N
m
2
g
Accélération due à la pesanteur
n m/s
h Hauteur de chute du centre du couteau du mouton-pendule (voir ISO 148-2) m
KV Énergie absorbée comme défini dans l’ISO 148-1 J
m Masse effective du pendule correspondant à son poids effectif (voir ISO 148-2) kg
s Déplacement m
s Déplacement à l’arrêt de la fissure m
a
s
Déplacement d’écoulement généralisé m
gy
s Déplacement à l’initiation de la fissure m
iu
s Déplacement à la force maximale m
m
s
Déplacement total m
t
t Temps s
t Temps au début de la déformation de l’éprouvette s
o
t
Temps de montéedusignal s
r
v Vitesse initiale d’impact du couteau m/s
o
v Vitesse d’impact du couteau à l’instant t m/s
t
W Énergie à l’arrêt de la fissure J
a
W Énergie à l’initiation de la fissure J
iu
W
Énergie à la force maximale J
m
W Énergie totale J
t
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ISO 14556:2000(F)
5Principe
5.1 Le présent essai consiste à mesurer la force d’impact, en fonction du déplacement en flexion de l’éprouvette,
pendant un essai de flexion par choc réalisé conformément à l’ISO 148-1. L’aire sous la courbe force-déplacement
définit l’énergie absorbée par l’éprouvette.
5.2 Les courbes force-déplacement pour différents produits en acier et différentes températures peuvent être
très différentes, même si les aires sous les courbes et les énergies absorbées sont identiques. Si l’on subdivise les
courbes force-déplacement en zones caractéristiques, des phases différentes de l’essai avec des aspects
caractéristiques peuvent être déduites, ce qui fournit des renseignements importants sur le comportement à la
rupture de l’éprouvette.
NOTE La courbe force-déplacement ne peut pas être utilisée dans les calculs de résistance des structures. Il n’est pas
possible de déterminer directement la plus faible température de service admissible pour un matériau utilisé dans une
construction.
6 Appareillage
6.1 Machine d’essai
Un mouton-pendule, conforme à l’ISO 148-2 et instrumenté de façon à déterminer la courbe force-temps ou la
courbe force-déplacement, doit être utilisé.
Des comparaisons de l’énergie totale, W , donnée par l’instrumentation avec l’énergie absorbée indiquée par le
t
cadran de la machine, KV, doivent être réalisées.
NOTE 1 L’instrumentation et le cadran mesurent des quantités similaires mais différentes. Des différences dans les lectures
[5]
sont à attendre (voir de la bibliographie).
NOTE 2 Si l’écart entre les valeurs dépasse � 5 J, il convient d’examiner les points suivants:
a) le frottement de la machine;
b) le logiciel utilisé pour l’étalonnage;
c) l’étalonnage du système de mesure de la force.
6.2 Instrumentation et étalonnage
6.2.1 Mesurages raccordés
L’équipement utilisé pour tous les mesurages d’étalonnage doit être raccordé à des étalons nationaux ou
internationaux de mesure.
6.2.2 Mesurage de la force
Le mesurage de la force est habituellement effectué en utilisant deux jauges de déformation à résistance électrique
liées au couteau standard pour former un capteur de force. Des conceptions appropriées sont données dans
l’annexe A.
Un circuit en pont complet est constitué par deux jauges de déformation soumises à la même sollicitation (actives)
collées sur les deux faces opposées du couteau et deux jauges de déformation de compensation (passives) ou
des résistances électriques s’y substituant. Les jauges de déformation de compensation ne doivent être reliées à
aucune partie de la machine soumise aux effets du choc ou à des vibrations.
NOTE 1 De manière alternative, toute autre instrumentation pour constituer un capteur de force, qui répond aux niveaux de
performance requis, peut être utilisée.
4 © ISO 2000 – Tous droits réservés
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ISO 14556:2000(F)
Le système de mesure de force (couteau instrumenté, amplificateur, système d’enregistrement) doit avoir une
réponse d’au moins 100 kHz, ce qui correspond à un temps de montée, t,d’auplus3,5μs.
r
NOTE 2 L’évaluation dynamique de la chaîne de mesure de force peut être simplifiée en mesurant la valeur du premier pic
initial. Par expérience, la dynamique d’une chaîne de mesure peut être considérée comme satisfaisante, si une éprouvette à
entaille en V en acier indique un pic initial supérieur à 8 kN, lorsqu’on utilise une vitesse d’impact comprise entre 5 m/s et
5,5 m/s. Ceci est valable si les centres des jauges de déformation actives sont situés de 11 mm à 15 mm du point de contact du
couteau.
Il convient que l’instrumentation du couteau soit telle qu’elle donne l’étendue requise de force nominale. Le
couteau instrumenté doit être conçu de façon à minimiser sa sensibilité à un chargement non symétrique.
NOTE 3 L’expérience montre qu’avec l’éprouvette à entaille en V, des forces nominales d’impact comprises entre 10 kN et
40 kN sont obtenues pour tous les t
...
Questions, Comments and Discussion
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