ISO 17142:2014

Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites at high temperature in air at atmospheric pressure — Determination of fatigue properties at constant amplitude

ISO 17142:2014 specifies the conditions for the determination of properties at constant-amplitude of load or strain in uniaxial tension/tension or in uniaxial tension/compression cyclic fatigue of ceramic matrix composite materials (CMCs) with fibre reinforcement for temperature up to 1 700 °C in air at atmospheric pressure. It applies to all ceramic matrix composites with fibre reinforcement, unidirectional (1D), bi-directional (2D), and tri-directional (xD, where 2 Its purpose is to determine the behaviour of CMC when subjected to mechanical fatigue and oxidation simultaneously. Tests for the determination of fatigue properties at high temperature in inert atmospheres differ from those in oxidative atmospheres. Contrary to an inert atmosphere, damage in an oxidative atmosphere accumulates due to the influence of purely mechanical fatigue and to chemical effects of the material's oxidation.

Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des céramiques composites à haute température sous air à pression atmosphérique — Détermination des propriétés de fatigue à amplitude constante

L'ISO 17142:2014 spécifie les conditions de détermination des propriétés de fatigue cyclique à amplitude constante de contrainte ou de déformation en traction/traction ou traction/compression uniaxiale des matériaux composites à matrice céramique (CMC) avec renfort des fibres pour une température jusqu'à 1 700 °C dans l'air à la pression atmosphérique. La présente Norme internationale s'applique à tous les composites à matrice céramique avec renfort de fibres, unidirectionnel (1D), bidirectionnel (2D) ou tridirectionnel (xD, ou 2 L'ISO 17142:2014 a pour objet de déterminer le comportement des composites à matrice céramique lorsqu'ils sont soumis à la fatigue mécanique dans une ambiance oxydante. Les essais de détermination des propriétés de fatigue à haute température dans des atmosphères inertes sont différents de ceux effectués dans des atmosphères oxydantes. Contrairement à une atmosphère inerte, l'endommagement dans une atmosphère oxydante s'accroît du fait de l'influence de la fatigue mécanique mais aussi des effets chimiques de l'oxydation des matériaux.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 10-Jun-2014
• 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: 04-Sep-2019

Relations

• Consolidated By: ISO 14916:2017 - Thermal spraying — Determination of tensile adhesive strength
• Effective Date: 17-Dec-2022

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 17142
First edition
2014-06-01
Fine ceramics (advanced ceramics,
advanced technical ceramics) —
Mechanical properties of ceramic
composites at high temperature
in air at atmospheric pressure —
Determination of fatigue properties at
constant amplitude
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des composites
céramiques à haute température sous air à pression atmosphérique
— Détermination des propriétés de fatigue à amplitude constante
Reference number
ISO 17142:2014(E)
ISO 2014
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 17142:2014(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2014

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the requester.
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Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
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Published in Switzerland
ii © ISO 2014 – All rights reserved
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ISO 17142:2014(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 2

3.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 2

3.2 Cyclic fatigue phenomena .............................................................................................................................................................. 3

4 Principle ........................................................................................................................................................................................................................ 5

5 Significance and use .......................................................................................................................................................................................... 5

6 Apparatus ..................................................................................................................................................................................................................... 6

6.1 Fatigue test machine .......................................................................................................................................................................... 6

6.2 Load train..................................................................................................................................................................................................... 6

6.3 Set-up for heating ................................................................................................................................................................................. 7

6.4 Extensometer ........................................................................................................................................................................................... 7

6.5 Temperature measurement ......................................................................................................................................................... 7

6.6 Data recording system ...................................................................................................................................................................... 7

6.7 Micrometers .............................................................................................................................................................................................. 7

7 Test specimens........................................................................................................................................................................................................ 7

8 Test specimen preparation ........................................................................................................................................................................ 8

8.1 Machining and preparation .......................................................................................................................................................... 8

8.2 Number of test specimens ............................................................................................................................................................. 9

9 Test procedure ........................................................................................................................................................................................................ 9

9.1 Test set-up: temperature considerations ......................................................................................................................... 9

9.2 Measurement of test specimen dimensions .................................................................................................................. 9

9.3 Testing technique ...............................................................................................................................................................................10

9.4 Test validity .............................................................................................................................................................................................11

10 Calculation of results ....................................................................................................................................................................................11

10.1 Time to failure, t .................................................................................................................................................................................

f 11

10.2 Damage parameters.........................................................................................................................................................................11

10.3 Residual properties ..........................................................................................................................................................................12

11 Test report ................................................................................................................................................................................................................13

Annex A (informative) Schematic evolution of E ...................................................................................................................................15

© ISO 2014 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 17142:2014(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

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on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity

assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers

to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 206, Fine ceramics.
iv © ISO 2014 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 17142:2014(E)
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical
ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites
at high temperature in air at atmospheric pressure —
Determination of fatigue properties at constant amplitude
1 Scope

This International Standard specifies the conditions for the determination of properties at constant-

amplitude of load or strain in uniaxial tension/tension or in uniaxial tension/compression cyclic fatigue

of ceramic matrix composite materials (CMCs) with fibre reinforcement for temperature up to 1 700 °C

in air at atmospheric pressure.

This International Standard applies to all ceramic matrix composites with fibre reinforcement,

unidirectional (1D), bi-directional (2D), and tri-directional (xD, where 2 < x ≤ 3).

The purpose of this International Standard is to determine the behaviour of CMC when subjected to

mechanical fatigue and oxidation simultaneously. Tests for the determination of fatigue properties at

high temperature in inert atmospheres differ from those in oxidative atmospheres. Contrary to an inert

atmosphere, damage in an oxidative atmosphere accumulates due to the influence of purely mechanical

fatigue and to chemical effects of the material’s oxidation.
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

ISO 9513, Metallic materials — Calibration of extensometer systems used in uniaxial testing

ISO 4574, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Mechanical properties of

ceramic composites at high temperature — Determination of compression properties

ISO 14574, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Mechanical properties of

ceramic composites at high temperature — Determination of tensile properties

ISO 15733, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Mechanical properties

of ceramic composites at ambient temperature in air atmospheric pressure — Determination of tensile

properties
IEC 60584-1, Thermocouples — Part 1: EMF specifications and tolerances
IEC 60584-2, Thermocouples — Part 2: Tolerances
CEN/TR 13233, Advanced technical ceramics — Notations and symbols
© ISO 2014 – All rights reserved 1
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ISO 17142:2014(E)
3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in CEN/TR 13233 and the following

apply.
3.1 General
3.1.1
test temperature
temperature of the test specimen at the centre of the gauge length
3.1.2
calibrated length
part of the test specimen which has uniform and minimum cross-section area
3.1.3
gauge length

initial distance between reference points on the test specimen in the calibrated length

3.1.4
controlled temperature zone

part of the calibrated length including the gauge length where the temperature is within 50 °C of the test

temperature
3.1.5
initial cross-section area

initial cross-section area of the test specimen within the calibrated length, at the test temperature

Note 1 to entry: Two initial cross-section areas of the test specimen can be defined:

— apparent cross-section area: this is the total area of the cross-section, S ;
o app

— effective cross-section area: this is the total area corrected by a factor to account for the presence of a coating,

S .
o eff
3.1.6
longitudinal deformation
change in the gauge length between reference points under an uniaxial force
3.1.7
strain
relative change in the gauge length defined as the ratio, A/L
3.1.8
stress

force supported by the test specimen at any time in the test, divided by the initial cross-section area

Note 1 to entry: Two stresses can be distinguished:

— apparent stress, σ , when the apparent cross-section area (or total cross-section area) is used;

app
— effective stress, σ , when the effective cross-section area is used.
eff
1) Intended to be substituted by a future International Standard.
2 © ISO 2014 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 17142:2014(E)
Note 2 to entry: Stress can be either in tension or in compression.
3.1.9
constant amplitude loading

in cyclic fatigue loading, constant wave form loading in which the peak loads and the valley loads are

kept constant during the test (see Figure 1 for nomenclature relevant to cyclic fatigue testing)

Key
1 time 6 mean
2 control parameter (test mode) 7 peak (maximum)
3 triangular form 8 valley (minimum)
4 trapezoidal form 9 amplitude
5 sinusoidal form 10 range
Figure 1 — Cyclic fatigue nomenclature and wave forms
3.2 Cyclic fatigue phenomena
NOTE Stress-strain curve parameters are defined as given in Figure 2.
3.2.1 Load ratio
3.2.1.1
load ratio

in cyclic fatigue loading, algebraic ratio of the two loading parameters of a cycle

Note 1 to entry: The most widely used ratios are
— R = (minimum load/maximum load), or
— R = (valley load/peak load).
© ISO 2014 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 17142:2014(E)
3.2.2 Cyclic fatigue stress
3.2.2.1
maximum stress
max
maximum applied stress during cyclic fatigue
3.2.2.2
minimum stress
min
minimum applied stress during cyclic fatigue
3.2.2.3
mean stress
average applied stress during cyclic fatigue
σσ+
maxmin
Note 1 to entry: σ =
3.2.2.4
stress amplitude
difference between the maximum stress and the minimum stress
σσ−
maxmin
Note 1 to entry: σ = =σσ−=−σσ
a maxm mmin
3.2.3 Cyclic fatigue strain
3.2.3.1
maximum strain
max
maximum applied strain during cyclic fatigue
3.2.3.2
minimum strain
min
minimum applied strain during cyclic fatigue
3.2.3.3
mean strain
average applied strain during cyclic fatigue
εε+
maxmin
Note 1 to entry: ε =
3.2.3.4
strain amplitude
difference between the maximum stress and the minimum stress
εε−
maxmin
Note 1 to entry: ε = =εε−=−εε
a maxm mmin
3.2.4 Fatigue parameters
3.2.4.1
number of cycles

total number of loading cycles which is applied to the test specimen during the test

4 © ISO 2014 – All rights reserved
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 17142:2014(E)
3.2.4.2
cyclic fatigue life

total number of loading cycles which is applied to the test specimen up to failure

3.2.4.3
time to failure
time duration required to obtain the number of cycles, N
4 Principle

A test specimen of specified dimensions is heated to the testing temperature and tested in cyclic fatigue

as follows:

— method A: the test specimen is cycled between two constant stress levels at a specified frequency;

— method B: the test
...

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 17142
ISO/TC 206 Secretariat: JISC
Voting begins on: Voting terminates on:
2013-08-09 2013-11-09
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical
ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites
at high temperature in air at atmospheric pressure —
Determination of fatigue properties at constant amplitude

Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des céramiques composites à haute température sous air

à pression atmosphérique — Détermination des propriétés de fatigue à amplitude constante

ICS: 81.060.30
THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED
FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS
THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY
NOT BE REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL
STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL,
TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND
USER PURPOSES, DRAFT INTERNATIONAL
STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO
BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR
POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
Reference number
NATIONAL REGULATIONS.
ISO/DIS 17142:2013(E)
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED
TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS,
NOTIFICATION OF ANY RELEVANT PATENT
RIGHTS OF WHICH THEY ARE AWARE AND TO
PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION. ISO 2013
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/DIS 17142:2013(E)
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This ISO document is a Draft International Standard and is copyright-protected by 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,

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Violators may be prosecuted.
ii © ISO 2013 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/DIS 17142
Contents Page

Foreword ............................................................................................................................................................iv

1 Scope......................................................................................................................................................1

2 Normative references............................................................................................................................1

3 Terms, definitions and symbols ..........................................................................................................2

4 Principle.................................................................................................................................................5

5 Significance and use.............................................................................................................................5

6 Apparatus...............................................................................................................................................6

6.1 Fatigue test machine.............................................................................................................................6

6.2 Load train ...............................................................................................................................................6

6.3 Set-up for heating..................................................................................................................................7

6.4 Extensometer.........................................................................................................................................7

6.5 Temperature measurement ..................................................................................................................7

6.6 Data recording system..........................................................................................................................7

6.7 Micrometers ...........................................................................................................................................7

7 Test specimens......................................................................................................................................7

8 Test specimen preparation...................................................................................................................8

8.1 Machining and preparation ..................................................................................................................8

8.2 Number of test specimens....................................................................................................................9

9 Test procedure.......................................................................................................................................9

9.1 Test set-up: temperature considerations............................................................................................9

9.1.1 General ...................................................................................................................................................9

9.1.2 Controlled temperature zone ...............................................................................................................9

9.1.3 Temperature calibration........................................................................................................................9

9.2 Measurement of test specimen dimensions.......................................................................................9

9.3 Testing technique................................................................................................................................10

9.3.1 Specimen mounting ............................................................................................................................10

9.3.2 Setting the extensometer....................................................................................................................10

9.3.3 Heating the test specimen..................................................................................................................10

9.3.4 Measurements .....................................................................................................................................10

9.4 Test validity..........................................................................................................................................11

10 Test report............................................................................................................................................13

Annex A (informative) Schematic evolution of E...........................................................................................15

© ISO 2013 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/DIS 17142
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 2.

The main task of technical committees is to prepare International Standards. 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 document may be the subject of patent

rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

ISO 17142 was prepared by Technical Committee ISO/TC 206, Fine ceramics, Subcommittee SC , .

This second/third/... edition cancels and replaces the first/second/... edition (), [clause(s) / subclause(s) /

table(s) / figure(s) / annex(es)] of which [has / have] been technically revised.

iv © ISO 2013 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 17142
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical
ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites at
high temperature in air at atmospheric pressure --
Determination of fatigue properties at constant amplitude
1 Scope

This International Standard specifies the conditions for the determination of constant-amplitude of load or

strain in uniaxial tension/tension or in uniaxial tension/compression cyclic fatigue properties of ceramic matrix

composite materials (CMCs) with fibre reinforcement for temperature up to 1 700 °C in air at atmospheric

pressure.

This International Standard applies to all ceramic matrix composites with fibre reinforcement, unidirectional

(1D), bi-directional (2D), and tri-directional (xD, where 2 < x ≤ 3).

The purpose of this International Standard is to determine the behaviour of CMC when subjected to

mechanical fatigue and oxidation simultaneously. Tests for the determination of fatigue properties at high

temperature in inert atmospheres differ from those in oxidative atmospheres. Contrary to an inert atmosphere,

damage in an oxidative atmosphere accumulates due to the influence of purely mechanical fatigue and to

chemical effects of the material’s oxidation.
2 Normative references

The following referenced documents are indispensable for the application 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 15733, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) -- Test method for tensile

stress-strain behaviour of continuous, fibre- reinforced composites at room temperature

ISO 14574, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Mechanical properties of

ceramic composites at high temperature - Determination of tensile properties

ISO 14544, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) -- Mechanical properties of

ceramic composites at high temperature -- Determination of compression properties

CEN/TR 13233 Advanced technical ceramics — Notations and symbols
IEC 60584-1, Thermocouples — Part 1: Reference tables
IEC 60584-2, Thermocouples — Part 2: Tolerances

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

ISO 9513, Metallic materials — Calibration of extensometers used in uniaxial testing

© ISO 2013 – All rights reserved 1
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ISO/DIS 17142

ISO 3611, Geometrical product specifications (GPS)-Dimensional measuring equipment: Micrometer callipers

for external measurements-Design and metrological characteristics
3 Terms, definitions and symbols

For the purposes of this document, the terms and definitions given in CEN/TR 13233 and the following apply.

3.1
test temperature, T
temperature of the test specimen at the centre of the gauge length
3.2
calibrated length, l
part of the test specimen which has uniform and minimum cross-section area
3.3
gauge length, L

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 50 °C of the test

temperature
3.5
initial cross-section area, S

initial cross-section area of the test specimen within the calibrated length, at the test temperature

NOTE Two initial cross-section areas of the test specimen can be defined:
- apparent cross-section area: this is the total area of the cross-section S
o app

- effective cross-section area: this is the total area corrected by a factor, to account for the presence of a coating,

S .
o eff
3.6
longitudinal deformation, A
change in the gauge length between reference points under an uniaxial force
3.7
strain, ε
relative change in the gauge length defined as the ratio A/L
3.8
stress, σ

force supported by the test specimen at any time in the test, divided by the initial cross-section area

NOTE Two stresses can be distinguished:

- apparent stress, σ , when the apparent cross-section area (or total cross-section area) is used;

app
- effective stress, σ , when the effective cross-section area is used.
eff
Stress can be either in tension or in compression.
2 © ISO 2013 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO/DIS 17142
3.9
constant amplitude loading

in cyclic fatigue loading, constant wave form loading in which the peak loads and the valley loads are kept

constant during the test (see Figure 1 for nomenclature relevant to cyclic fatigue testing)

Key
1 strain (ε)
2 stress (σ)
3 width (L)
4 height (H)
Figure 1 — Cyclic fatigue nomenclature and wave forms
3.10 Cyclic fatigue phenomena
3.10.1
load ratio, R

in cyclic fatigue loading, algebraic ratio of the two loading parameters of a cycle

NOTE The most widely used ratios are:
R = (minimum load/maximum load) or
R = (valley load/peak load).
3.10.2 stress cyclic fatigue
© ISO 2013 – All rights reserved 3
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ISO/DIS 17142
3.10.2.1
maximum stress, σ
max
maximum applied stress during cyclic fatigue
3.10.2.2
minimum stress, σ
min
minimum applied stress during cyclic fatigue
3.10.2.3
mean stress, σ
average applied stress during cyclic fatigue such that:
σ = (σ +σ )/2
m max min
3.10.2.4
stress amplitude, σ
difference between the maximum stress and the minimum stress, such that:
σ = (σ -σ )/2 = σ - σ = σ -σ
a max min max m m min
3.10.3 Strain cyclic fatigue
3.10.3.1
maximum strain, ε
max
maximum applied strain during cyclic fatigue
3.10.3.2
minimum strain, ε
min
minimum applied strain during cyclic fatigue
3.10.3.3
mean strain, ε
average applied strain during cyclic fatigue such that:
ε = (ε + ε )/2
m max min
3.10.3.4
strain amplitude, ε
difference between the maximum stress and the minimum stress, such that:
ε = (ε -ε )/2 = ε - ε = ε -ε
a max min max m m min
3.10.4 Fatigue parameters
3.10.4.1
number of cycles, N

total number of loading cycles which is applied to the test specimen during the test

3.10.4.2
cyclic fatigue life, N

total number of loading cycles which is applied to the test specimen up to failure

3.10.4.3
time to failure, t
time duration required to obtain the number of cycles N
4 © ISO 2013 – All rights reserved
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO/DIS 17142
3.10.5 Stress-strain curve parameters
Stress-strain curve parameters are defined as given in Figure 2.
4 Principle

A test specimen of specified dimensions is heated to the testing temperature and tested in cyclic fatigue as

follows:

⎯ method A: the test specimen is cycled between two constant stress levels at a specified frequency;

⎯ method B: the test specimen is cycled between two constant strain levels at a specified frequency.

The total number of cycles is recorded. If strain is not determined, only the life-time duration or the residual

mechanical properties can be determined. If strain is determined, a number of stress-strain cycles are

recorded at specified intervals to determine damage parameters, in addition to the life-time duration and

residual mechanical properties.

NOTE Residual properties can be determined on the test specimens which have not failed during the test, using the

methods described
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 17142
Première édition
2014-06-01
Céramiques techniques — Propriétés
mécaniques des céramiques
composites à haute température
sous air à pression atmosphérique
— Détermination des propriétés de
fatigue à amplitude constante
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) —
Mechanical properties of ceramic composites at high temperature in
air at atmospheric pressure — Determination of fatigue properties at
constant amplitude
Numéro de référence
ISO 17142:2014(F)
ISO 2014
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 17142:2014(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2014

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ISO 17142:2014(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 2

3.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 2

3.2 Phénomènes de fatigue cyclique ............................................................................................................................................. 3

4 Principe .......................................................................................................................................................................................................................... 5

5 Signification et usage ....................................................................................................................................................................................... 5

6 Appareillage .............................................................................................................................................................................................................. 6

6.1 Machine d’essai de fatigue ............................................................................................................................................................ 6

6.2 Système d’application d’effort ................................................................................................................................................... 6

6.3 Dispositif de chauffage ..................................................................................................................................................................... 7

6.4 Extensomètre ........................................................................................................................................................................................... 7

6.5 Mesurage de la température ....................................................................................................................................................... 7

6.6 Système d’enregistrement des données ............................................................................................................................ 7

6.7 Micromètres .............................................................................................................................................................................................. 7

7 Éprouvettes ................................................................................................................................................................................................................ 8

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 Configuration d’essai: considérations sur la température ................................................................................ 9

9.2 Mesurage des dimensions des éprouvettes ......... ........................................................................................................10

9.3 Technique de l’essai .........................................................................................................................................................................10

9.4 Validité de l’essai ................................................................................................................................................................................11

10 Calcul des résultats .........................................................................................................................................................................................11

10.1 Temps à rupture, t ......... ....................................................................................................................................................................

f 11

10.2 Paramètres d’endommagement ............................................................................................................................................12

10.3 Propriétés résiduelles ....................................................................................................................................................................12

11 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................14

Annexe A (informative) Évolution schématique de E .......................................................................................................................15

© ISO 2014 – Tous droits réservés iii
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ISO 17142:2014(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 et averti de leur existence. Les détails concernant les

références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration

du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par

l’ISO (voir www.iso.org/brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de

la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC concernant

les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos — Informations

supplémentaires

Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 206, Céramiques techniques.

iv © ISO 2014 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 17142:2014(F)
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des
céramiques composites à haute température sous air à
pression atmosphérique — Détermination des propriétés
de fatigue à amplitude constante
1 Domaine d’application

La présente Norme internationale spécifie les conditions de détermination des propriétés de

fatigue cyclique à amplitude constante de contrainte ou de déformation en traction/traction ou

traction/compression uniaxiale des matériaux composites à matrice céramique (CMC) avec renfort des

fibres pour une température jusqu’à 1 700 °C dans l’air à la pression atmosphérique.

La présente Norme internationale s’applique à tous les composites à matrice céramique avec renfort de

fibres, unidirectionnel (1D), bidirectionnel (2D) ou tridirectionnel (xD, ou 2 < x 3).

La présente Norme internationale a pour objet de déterminer le comportement des composites à matrice

céramique lorsqu’ils sont soumis à la fatigue mécanique dans une ambiance oxydante. Les essais de

détermination des propriétés de fatigue à haute température dans des atmosphères inertes sont

différents de ceux effectués dans des atmosphères oxydantes. Contrairement à une atmosphère inerte,

l’endommagement dans une atmosphère oxydante s’accroît du fait de l’influence de la fatigue mécanique

mais aussi des effets chimiques de l’oxydation des matériaux.
2 Références normatives

Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à

l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les

références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels

amendements).

ISO 3611, Spécification géométrique des produits (GPS) — Équipement de mesurage dimensionnel:

Micromètres d’extérieur ― Caractéristiques de conception et caractéristiques métrologiques

ISO 7500-1, 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

ISO 9513, Matériaux métalliques — Étalonnage des chaînes extensométriques lors d’essais uniaxiaux

ISO 14544, Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des céramiques composites à haute

température — Détermination des caractéristiques en compression

ISO 14574, Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des céramiques composites à haute

température — Détermination des caractéristiques en traction

ISO 15733, Céramiques techniques — Méthode d’essai de comportement à la contrainte en traction des

composites renforcés de fibres continues, à température ambiante

CEI 60584-1, Couples thermoélectriques — Partie 1: Spécifications et tolérances en matière de FEM

CEI 60584-2, Couples thermoélectriques — Partie 2: Tolérances
CEN/TR 13233, Céramiques techniques avancées — Notations et symboles
© ISO 2014 – Tous droits réservés 1
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ISO 17142:2014(F)
3 Termes et définitions
3.1 Généralités

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans le CEN/TR 13233 ainsi que

les suivants s’appliquent.
3.1.1
température d’essai
température de l’éprouvette au centre de la longueur de jauge
3.1.2
longueur utile
partie de l’éprouvette où la section est la plus faible et est uniforme
3.1.3
longueur de jauge

distance initiale entre les points de référence dans la longueur utile de l’éprouvette

3.1.4
zone en température contrôlée

partie de la longueur utile, incluant la longueur de jauge, où l’écart de température par rapport à la

température d’essai est inférieur à 50 °C
3.1.5
aire initiale de la section

aire initiale de la section de l’éprouvette dans la longueur utile, à la température d’essai

Note 1 à l’article: Deux aires initiales de la section de l’éprouvette peuvent être définies:

— aire apparente de la section: aire totale de la section de l’éprouvette S ;
o app

— aire effective de la section: aire totale de la section corrigée d’un facteur, prenant en compte la présence d’un

revêtement, So eff.
3.1.6
allongement

modification sous une sollicitation uniaxiale de la longueur de jauge entre les points de référence

3.1.7
déformation
modification relative de la longueur de jauge définie par le rapport A/L
3.1.8
contrainte

force supportée par l’éprouvette à tout instant de l’essai, divisée par l’aire initiale de la section

Note 1 à l’article: Deux contraintes peuvent être différenciées:

— contrainte apparente, σ , lorsque l’aire apparente (ou totale) de la section est utilisée;

app
— contrainte effective, σ , lorsque l’aire effective de la section est utilisée.
eff

Note 2 à l’article: La contrainte peut être une contrainte de traction ou de compression.

2 © ISO 2014 – Tous droits réservés
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ISO 17142:2014(F)
3.1.9
chargement à amplitude constante

dans le cas de chargement de fatigue cyclique, de forme d’onde constante dont le maximum et le minimum

demeurent constants au cours de l’essai (voir la Figure 1 pour la nomenclature relative aux essais de

fatigue cyclique)
Légende
1 temps 6 moyenne
2 paramètre contrôlé (mode de l’essai) 7 maximum (valeur maximale)
3 forme triangulaire 8 minimum (valeur minimale)
4 forme trapézoïdale 9 amplitude
5 forme sinusoïdale 10 étendue
Figure 1 — Nomenclature des essais de fatigue cyclique et formes d’onde
3.2 Phénomènes de fatigue cyclique

NOTE Les paramètres de la courbe contrainte-déformation sont définis comme indiqué à la Figure 2.

3.2.1 Rapport de charge
3.2.1.1
rapport de charge

dans le cas de la fatigue cyclique, rapport algébrique des deux paramètres de charges d’un cycle

Note 1 à l’article: Le rapport le plus couramment utilisé est:
— R = (charge minimale/charge maximale)
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ISO 17142:2014(F)
3.2.2 Fatigue cyclique en contrainte
3.2.2.1
contrainte maximale
max
contrainte maximale appliquée au cours de la fatigue cyclique
3.2.2.2
contrainte minimale
min
contrainte minimale appliquée au cours de la fatigue cyclique
3.2.2.3
contrainte moyenne
contrainte moyenne appliquée au cours de la fatigue cyclique
σσ+
maxmin
Note 1 à l’article: σ =
3.2.2.4
amplitude de contrainte
différence entre la contrainte maximale et la contrainte minimale
σσ−
maxmin
Note 1 à l’article: σ = =σσ−=−σσ
a maxm mmin
3.2.3 Fatigue cyclique en déformation
3.2.3.1
déformation maximale
max
déformation maximale appliquée au cours de la fatigue cyclique
3.2.3.2
déformation minimale
min
déformation minimale appliquée au cours de la fatigue cyclique
3.2.3.3
déformation moyenne
déformation moyenne appliquée au cours de la fatigue cyclique
εε+
maxmin
Note 1 à l’article: ε =
3.2.3.4
amplitude de déformation
différence entre la déformation maximale et la déformation minimale
εε−
maxmin
Note 1 à l’article: ε = =εε−=−εε
a maxm mmin
3.2.4 Paramètres de fatigue
3.2.4.1
nombre de cycles
nombre total de cycles de charges appliqué à l’éprouvette au cours de l’essai
4 © ISO 2014 – Tous droits réservés
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ISO 17142:2014(F)
3.2.4.2
durée de vie en fatigue cyclique
nombre total de cycles de charges appliqué à l’éprouvette jusqu’à la rupture
3.2.4.3
temps à rupture
durée requise pour obtenir le nombre de cycles, N
4 Principe

Une éprouvette de dimensions spécifiées est portée à la température d’essai et soumise à la fatigue

cyclique comme suit:

— méthode A: à chaque cycle, l’éprouvette est soumise à une contrainte variant entre deux niveaux

constants à une fréquence spécifiée;

— méthode B: à chaque cycle, l’éprouvette est soumise à une déformation variant entre deux niveaux

constants à une fréquence spécifiée.

Le nombre total de cycles est enregistré. Si la déformation n’est pas mesurée, seule la durée du cycle de

vie ou les propriétés mécaniques résiduelles peuvent être déterminées. Si la déformation est mesurée,

un certain nombre de cycles contrainte-déformation sont enregistrés à des intervalles spécifiés afin

de déterminer les paramètres d’endommagement, outre la durée du cycle de vie et les propriétés

mécaniques résiduelles.

NOTE Les propriétés résiduelles peuvent être déterminées sur les éprouvettes qui n’ont pas rompu au cours

de l’essai, à l’aide des méthodes décrites dans les Normes internationales appropriées.

5 Signification et usage
La présente méthode d’essai permet de caractériser le compor
...

PROJET DE NORME INTERNATIONALE
ISO/DIS 17142
ISO/TC 206 Secrétariat: JISC
Début de vote: Vote clos le:
2013-08-09 2013-11-09
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des
céramiques composites à haute température sous air à
pression atmosphérique — Détermination des propriétés
de fatigue à amplitude constante

Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Mechanical properties of ceramic

composites at high temperature in air at atmospheric pressure — Determination of fatigue properties at

constant amplitude
ICS: 81.060.30
CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR
OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC
SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE PEUT
ÊTRE CITÉ COMME NORME INTERNATIONALE
AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES
FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR
POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES
POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
RÉGLEMENTATION NATIONALE.
Numéro de référence
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET
ISO/DIS 17142:2013(F)
SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS
OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS
DE PROPRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT
ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À
FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE. ISO 2013
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ISO/DIS 17142:2013(F)
Notice de droit d’auteur

Ce document de l’ISO est un projet de Norme internationale qui est protégé par les droits d’auteur

de l’ISO. Sauf autorisé par les lois en matière de droits d’auteur du pays utilisateur, aucune partie de

ce projet ISO ne peut être reproduite, enregistrée dans un système d’extraction ou transmise sous

quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie,

les enregistrements ou autres, sans autorisation écrite préalable.

Les demandes d’autorisation de reproduction doivent être envoyées à l’ISO à l’adresse ci-après ou au

comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Toute reproduction est soumise au paiement de droits ou à un contrat de licence.
Les contrevenants pourront être poursuivis.
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ISO/DIS 17142
Sommaire Page

Avant-propos ..................................................................................................................................................... iv

1 Domaine d'application .......................................................................................................................... 1

2 Références normatives ......................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ............................................................................................................................ 2

4 Principe .................................................................................................................................................. 5

5 Signification et usage ........................................................................................................................... 5

6 Appareillage ........................................................................................................................................... 6

6.1 Machine d'essai de fatigue ................................................................................................................... 6

6.2 Système d'application d'effort ............................................................................................................. 7

6.3 Dispositif de chauffage ......................................................................................................................... 7

6.4 Extensomètre ......................................................................................................................................... 7

6.5 Mesurage de la température ................................................................................................................. 7

6.6 Système d'enregistrement des données ............................................................................................ 7

6.7 Micromètres ........................................................................................................................................... 8

7 Éprouvettes ............................................................................................................................................ 8

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 Configuration d'essai : considérations sur la température .............................................................. 9

9.1.1 Généralités ............................................................................................................................................. 9

9.1.2 Zone en température contrôlée ............................................................................................................ 9

9.1.3 Étalonnage en température .................................................................................................................. 9

9.2 Mesurage des dimensions des éprouvettes ..................................................................................... 10

9.3 Technique de l'essai............................................................................................................................ 10

9.3.1 Montage de l'éprouvette ..................................................................................................................... 10

9.3.2 Réglage de l'extensomètre ................................................................................................................. 10

9.3.3 Chauffage de l'éprouvette .................................................................................................................. 10

9.3.4 Mesurages ............................................................................................................................................ 10

9.4 Validité de l'essai ................................................................................................................................. 11

10 Calcul des résultats ............................................................................................................................. 11

10.1 Durée de fonctionnement avant défaillance, t ................................................................................. 11

10.2 Paramètres d’endommagement ......................................................................................................... 12

10.3 Propriétés résiduelles ......................................................................................................................... 12

11 Rapport d'essai .................................................................................................................................... 14

Annexe A (informative) Évolution schématique de E .................................................................................... 15

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ISO/DIS 17142
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 2.

La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. 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 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.

L'ISO 17142 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 206, Céramiques techniques, sous-comité SC , .

Cette deuxième/troisième/... édition annule et remplace la première/deuxième/... édition (), dont [l' (les)

article(s) / le(s) paragraphe(s) / le (les) tableau(x) / la (les) figure(s) / l' (les) annexe(s) a/ont] fait l'objet d'une

révision technique.
iv © ISO 2013 – Tous droits réservés
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PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 17142
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des
céramiques composites à haute température sous air à
pression atmosphérique — Détermination des propriétés de
fatigue à amplitude constante
1 Domaine d'application

La présente Norme internationale spécifie les conditions de détermination des propriétés de fatigue cyclique à

amplitude constante de contrainte ou de déformation en traction uniaxiale/traction ou en traction

uniaxiale/compression des matériaux composites à matrice céramique (CMC) avec renfort des fibres pour une

température jusqu'à 1 700 °C dans l'air à la pression atmosphérique.

La présente Norme internationale s'applique à tous les composites à matrice céramique avec renfort de

fibres, unidirectionnel (1D), bidirectionnel (2D) ou tridirectionnel (xD, où 2 < x  3).

La présente Norme internationale a pour objet de déterminer le comportement des composites à matrice

céramique lorsqu'ils sont soumis à la fatigue mécanique et à l'oxydation simultanément. Les essais de

détermination des propriétés de fatigue à haute température dans des atmosphères inertes sont différents de

ceux effectués dans des atmosphères oxydantes. Contrairement à une atmosphère inerte, l’endommagement

dans une atmosphère oxydante s'accumule du fait de l'influence d'une fatigue purement mécanique et des

effets chimiques de l'oxydation des matériaux.
2 Références normatives

Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application 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 15733, Céramiques techniques — Méthode d'essai de comportement à la contrainte en traction des

composites renforcés de fibres continues, à température ambiante

ISO 14574, Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des céramiques composites à haute

température — Détermination des caractéristiques en traction

ISO 14544, Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des céramiques composites à haute

température — Détermination des caractéristiques en compression
CEN/TR 13233, Céramiques techniques avancées — Notations et symboles
CEI 60584-1, Couples thermoélectriques — Partie 1 : Tables de référence
CEI 60584-2, Couples thermoélectriques — Partie 2 : Tolérances

ISO 7500-1, 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
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ISO/DIS 17142

ISO 9513, Matériaux métalliques — Étalonnage des chaînes extensométriques lors d'essais uniaxiaux

ISO 3611, Spécification géométrique des produits (GPS) ― Équipement de mesurage dimensionnel :

Micromètres d'extérieur ― Caractéristiques de conception et caractéristiques métrologiques

3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans le CEN/TR 13233 ainsi que les

suivants s'appliquent.
3.1
température d'essai, T
température de l'éprouvette au centre de la longueur de jauge
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

distance initiale entre les points de référence dans la longueur calibrée de l'éprouvette

3.4
zone en 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, S

section initiale de l'éprouvette dans la longueur calibrée, à la température d'essai

NOTE Deux sections initiales de l'éprouvette peuvent être définies :
- section apparente : section totale de l'éprouvette S
o app

- section effective : section totale corrigée d'un facteur, prenant en compte la présence d'un revêtement,

S .
o eff
3.6
allongement, A

modification sous une sollicitation uniaxiale de la longueur de jauge entre les points de référence

3.7
déformation, 
modification relative de la longueur de jauge définie comme le rapport A/L
3.8
contrainte, 

force supportée par l'éprouvette à chaque instant de l'essai, divisée par la section initiale

NOTE Deux contraintes peuvent être différenciées :

- contrainte apparente,  , lorsque la section apparente (ou section totale) est utilisée ;

app
- contrainte effective,  , lorsque la section effective est utilisée.
eff
La contrainte peut être une contrainte en traction ou en compression.
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ISO/DIS 17142
3.9
charges à amplitude constante

dans le cas de charges de fatigue cyclique, charges de forme d'onde constante avec laquelle les charges

maximum et les charges minimum demeurent constantes au cours de l'essai (voir la Figure 1 pour la

nomenclature relative aux essais de fatigue cyclique)
Légende
1 déformation ()
2 contrainte ()
3 largeur (L)
4 hauteur (H)
Figure 1 — Nomenclature des essais de fatigue cyclique et formes d'onde
3.10 Phénomènes de fatigue cyclique
3.10.1
rapport de charge, R

dans le cas de charges de fatigue cyclique, rapport algébrique des deux paramètres de charges d'un cycle

NOTE Les rapports les plus couramment utilisés sont les suivants :
R = (charge minimale/charge maximale) ; ou
R = (charge minimum/charge maximum).
3.10.2 fatigue cyclique de contrainte
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ISO/DIS 17142
3.10.2.1
contrainte maximale, 
max
contrainte maximale appliquée au cours de la fatigue cyclique
3.10.2.2
contrainte minimale, 
min
contrainte minimale appliquée au cours de la fatigue cyclique
3.10.2.3
contrainte moyenne, 
contrainte moyenne appliquée au cours de la fatigue cyclique de sorte que :
 = ( + )/2
m max min
3.10.2.4
amplitude de contrainte, 

différence entre la contrainte maximale et la contrainte minimale, de sorte que :

 = ( - )/2 =  -  =  -
a max min max m m min
3.10.3 fatigue cyclique de déformation
3.10.3.1
déformation maximale, 
max
déformation maximale appliquée au cours de la fatigue cyclique
3.10.3.2
déformation minimale, 
min
déformation minimale appliquée au cours de la fatigue cyclique
3.10.3.3
déformation moyenne, 
déformation moyenne appliquée au cours de la fatigue cyclique de sorte que :
 = ( +  )/2
m max min
3.10.3.4
amplitude de déformation, 

différence entre la déformation maximale et la déformation minimale, de sorte que :

 = ( - )/2 =  -  =  -
a max min max m m min
3.10.4 Paramètres de fatigue
3.10.4.1
nombre de cycles, N
nombre total de cycles de charges appliqué à l'éprouvette au cours de l'essai
3.10.4.2
durée de vie en fatigue cyclique, N
nombre total de cycles de charges appliqué à l'éprouvette jusqu'à la rupture
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ISO/DIS 17142
3.10.4.3
durée de fonctionnement avant défaillance, t
durée requise pour obtenir le nombre de cycles N
3.10.5 Paramètres de la courbe contrainte-déformation

Les paramètres de la courbe contrainte-déformation sont définis comme indiqué à la Figure 2.

4 Principe

Une éprouvette de dimensions spécifiées est portée à la température d'essai et soumise à la fatigue cyclique

comme suit :

 méthode A : l'éprouvette est soumise à un cycle entre deux niveaux de contrainte constante à une

fréquence spécifiée ;

 méthode B : l'éprouvette est soumise à un cycle entre deux niveaux de déformation constante à une

fréquence spécifiée.

Le nombre total de cycles est consigné. Si la déformation n'est pas déterminée, seule la durée du cycle de vie

ou les propriétés mécaniques résiduelles peuvent être déterminées. Si la déformation est déterminée, un

certain nombre de cycles contrainte-déformation sont consignés à des intervalles spécifiés afin de déterminer

les paramètres d’endommagement, outre la durée du cycle de vie et les propriétés mécaniques résiduelles.

NOTE Les propriétés résiduelles peuvent être déterminées sur les éprouvettes qui n'ont pas fait l'objet d'une rupture

au cours de l'essai, à l'aide des méthodes décrites dans les Normes internationales appropriées.

5 Signification et usage

La présente méthode d'essai permet de caractériser le comportement à la fatigue cyclique à amplitude

constante des composites à matrice céramique soumis à des charges de longue durée. La méthode la

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