ISO 21971:2019
(Main)Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites at ambient temperature in air atmospheric pressure — Determination of hoop tensile properties of tubes
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites at ambient temperature in air atmospheric pressure — Determination of hoop tensile properties of tubes
This document specifies the conditions for the determination of hoop tensile properties of ceramic matrix composite (CMC) tubes with continuous fibre-reinforcement at ambient temperature in air atmospheric pressure. This document is specific to the tubular geometries since fibre architecture and specimen geometry factors in composite tubes are distinctly different from those in flat specimens. This document provides information on the hoop tensile properties and stress-strain response, such as hoop tensile strength, hoop tensile strain at failure and elastic constants. The information can be used for material development, control of manufacturing (quality insurance), material comparison, characterization, reliability and design data generation for tubular components. This document addresses, but is not restricted to, various suggested test piece fabrication methods. It applies primarily to ceramic and/or glass matrix composite tubes with a continuous fibrous-reinforcement: unidirectional (1D filament winding and tape lay-up), bi-directional (2D braid and weave) and tri-directional (xD, with 2 x Values expressed in this document are in accordance with the International System of Units (SI).
Céramiques techniques (céramiques avancées, céramiques techniques avancées) — Propriétés mécaniques des céramiques composites à température ambiante et à pression atmosphérique — Détermination des propriétés en traction circonférentielle de tubes
Le présent document spécifie les conditions de détermination des propriétés en traction circonférentielle de tubes composites à matrice céramique (CMC) avec renfort de fibres continues à température ambiante et à pression atmosphérique. Il s'applique exclusivement aux tubulaire dont la géométrie est étroitement liée à la nature de l'architecture fibreuse. Le présent document donne des informations sur le comportement en traction circonférentielle et sur les propriétés associées comme la résistance et la déformation en traction circonférentielle et les constantes élastiques. Les informations peuvent être utilisées pour le développement de matériaux, le contrôle de fabrication (assurance qualité), la comparaison de matériaux, la caractérisation ou encore pour la production de données fiables pour le dimensionnement et la conception de composants tubulaires. Le présent document traite, sans s'y limiter, de pièces pouvant être élaborées par différentes voies. Il s'applique principalement aux tubes de céramique et/ou en verre matrice céramique avec renfort de fibres continues: unidirectionnel (enroulement filamentaire et disposition en bande 1D), bidirectionnel (tressage et tissage 2D), et tridirectionnel (xD, avec 2 x Les valeurs figurant dans le présent document sont exprimées selon le système international d'unités (SI).
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 21971
First edition
2019-12
Fine ceramics (advanced ceramics,
advanced technical ceramics) —
Mechanical properties of ceramic
composites at ambient temperature
in air atmospheric pressure —
Determination of hoop tensile
properties of tubes
Céramiques techniques (céramiques avancées, céramiques techniques
avancées) — Propriétés mécaniques des céramiques composites à
température ambiante et à pression atmosphérique — Détermination
des propriétés en traction circonférentielle de tubes
Reference number
©
ISO 2019
© ISO 2019
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
below or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 3
5 Apparatus . 4
5.1 Pressurizing system . 4
5.2 Test specimen gripping and end closure . 4
5.3 Strain measurement . 5
5.3.1 General. 5
5.3.2 Strain gauges . 5
5.3.3 Digital image correlation . 5
5.4 Pressure and data recording systems . 6
5.5 Measurement of dimensions . 6
6 Tubular test specimen . 7
6.1 Specimen specifications . 7
6.1.1 General. 7
6.1.2 Dimension . 7
6.1.3 Geometry . 7
6.1.4 Tolerances and variability . . 8
6.2 Specimen preparation . 8
6.2.1 General. 8
6.2.2 As-fabricated . 8
6.2.3 Application-matched machining . 9
6.2.4 Customary practices . 9
6.2.5 Standard procedure. 9
6.3 Test count and test specimens sampling . 9
7 Test procedure . 9
7.1 General . 9
7.2 Test mode and rates . 9
7.3 Testing technique .10
7.3.1 Measurement of test specimen dimensions .10
7.3.2 Instrumentation of test specimen .10
7.3.3 Setting-up of strain measurement means .10
7.3.4 Measurements .11
7.3.5 Post-test analyses .12
7.4 Test validity .12
8 Calculation of results .12
8.1 Test specimen origin .12
8.2 Hoop tensile stress and strain .12
8.3 Hoop tensile strength and corresponding strain.13
8.4 Proportionality ratio or pseudo-elastic modulus in circumferential direction.14
8.4.1 Stress-strain curves with a linear region .14
8.4.2 Nonlinear stress-strain curves .14
8.5 Poisson’s ratio (optional) .15
8.6 Statistics .15
9 Test report .15
9.1 General .15
9.2 Testing information.15
9.3 Test specimen and material .16
9.3.1 Tubular test specimen drawing or reference .16
9.3.2 Description of the test material .16
9.4 Equipment and test parameters .16
9.5 Test results.16
Bibliography .18
iv © ISO 2019 – All rights reserved
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 206, Fine ceramics.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
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Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical
ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites
at ambient temperature in air atmospheric pressure —
Determination of hoop tensile properties of tubes
1 Scope
This document specifies the conditions for the determination of hoop tensile properties of ceramic
matrix composite (CMC) tubes with continuous fibre-reinforcement at ambient temperature in air
atmospheric pressure. This document is specific to the tubular geometries since fibre architecture and
specimen geometry factors in composite tubes are distinctly different from those in flat specimens.
This
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First edition
2019-12
Fine ceramics (advanced ceramics,
advanced technical ceramics) —
Mechanical properties of ceramic
composites at ambient temperature
in air atmospheric pressure —
Determination of hoop tensile
properties of tubes
Céramiques techniques (céramiques avancées, céramiques techniques
avancées) — Propriétés mécaniques des céramiques composites à
température ambiante et à pression atmosphérique — Détermination
des propriétés en traction circonférentielle de tubes
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Foreword .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 3
5 Apparatus . 4
5.1 Pressurizing system . 4
5.2 Test specimen gripping and end closure . 4
5.3 Strain measurement . 5
5.3.1 General. 5
5.3.2 Strain gauges . 5
5.3.3 Digital image correlation . 5
5.4 Pressure and data recording systems . 6
5.5 Measurement of dimensions . 6
6 Tubular test specimen . 7
6.1 Specimen specifications . 7
6.1.1 General. 7
6.1.2 Dimension . 7
6.1.3 Geometry . 7
6.1.4 Tolerances and variability . . 8
6.2 Specimen preparation . 8
6.2.1 General. 8
6.2.2 As-fabricated . 8
6.2.3 Application-matched machining . 9
6.2.4 Customary practices . 9
6.2.5 Standard procedure. 9
6.3 Test count and test specimens sampling . 9
7 Test procedure . 9
7.1 General . 9
7.2 Test mode and rates . 9
7.3 Testing technique .10
7.3.1 Measurement of test specimen dimensions .10
7.3.2 Instrumentation of test specimen .10
7.3.3 Setting-up of strain measurement means .10
7.3.4 Measurements .11
7.3.5 Post-test analyses .12
7.4 Test validity .12
8 Calculation of results .12
8.1 Test specimen origin .12
8.2 Hoop tensile stress and strain .12
8.3 Hoop tensile strength and corresponding strain.13
8.4 Proportionality ratio or pseudo-elastic modulus in circumferential direction.14
8.4.1 Stress-strain curves with a linear region .14
8.4.2 Nonlinear stress-strain curves .14
8.5 Poisson’s ratio (optional) .15
8.6 Statistics .15
9 Test report .15
9.1 General .15
9.2 Testing information.15
9.3 Test specimen and material .16
9.3.1 Tubular test specimen drawing or reference .16
9.3.2 Description of the test material .16
9.4 Equipment and test parameters .16
9.5 Test results.16
Bibliography .18
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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
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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).
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constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso .org/
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Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical
ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites
at ambient temperature in air atmospheric pressure —
Determination of hoop tensile properties of tubes
1 Scope
This document specifies the conditions for the determination of hoop tensile properties of ceramic
matrix composite (CMC) tubes with continuous fibre-reinforcement at ambient temperature in air
atmospheric pressure. This document is specific to the tubular geometries since fibre architecture and
specimen geometry factors in composite tubes are distinctly different from those in flat specimens.
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NORME ISO
INTERNATIONALE 21971
Première édition
2019-12
Céramiques techniques (céramiques
avancées, céramiques techniques
avancées) — Propriétés mécaniques
des céramiques composites à
température ambiante et à pression
atmosphérique — Détermination
des propriétés en traction
circonférentielle de tubes
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) —
Mechanical properties of ceramic composites at ambient temperature
in air atmospheric pressure — Determination of hoop tensile
properties of tubes
Numéro de référence
©
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DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Tél.: +41 22 749 01 11
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Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe . 3
5 Appareillage . 4
5.1 Système de pressurisation . 4
5.2 Fixation de l’éprouvette et bouchon d’extrémité . 5
5.3 Mesure de la déformation. 5
5.3.1 Généralités . 5
5.3.2 Jauges de déformation . 5
5.3.3 Corrélation d’images numériques . 6
5.4 Systèmes d’enregistrement de la pression et des données . 7
5.5 Mesure des dimensions . 7
6 Éprouvette tubulaire . 7
6.1 Spécifications des éprouvettes . 7
6.1.1 Généralités . 7
6.1.2 Dimension . 8
6.1.3 Géométrie . . 8
6.1.4 Tolérances et variabilité . 8
6.2 Préparation des éprouvettes . 9
6.2.1 Généralités . 9
6.2.2 Éprouvettes brutes de fabrication . 9
6.2.3 Recours à un usinage de surface conforme à l’application. 9
6.2.4 Pratiques routinières . 9
6.2.5 Procédure normalisée . 9
6.3 Comptage des essais et échantillonnage des éprouvettes .10
7 Mode opératoire pour la conduite d’essai .10
7.1 Généralités .10
7.2 Pilotage et vitesses d’essai .10
7.3 Conduite de l’essai .10
7.3.1 Mesure des dimensions de l’éprouvette .10
7.3.2 Instrumentation de l’éprouvette .10
7.3.3 Réglage des instruments de mesure de la déformation .10
7.3.4 Mesures .11
7.3.5 Analyses post-essai .12
7.4 Validité de l’essai .12
8 Calcul des résultats .13
8.1 Repérage de l’éprouvette .13
8.2 Contrainte et déformation en traction circonférentielle . .13
8.3 Résistance en traction circonférentielle et déformation correspondante .14
8.4 Coefficient de proportionnalité ou module pseudo-élastique dans la direction
circonférentielle .14
8.4.1 Courbes contrainte-déformation avec une partie linéaire .14
8.4.2 Courbes contrainte-déformation sans partie linéaire .15
8.5 Coefficient de Poisson (facultatif) .15
8.6 Statistiques .15
9 Rapport d’essai .16
9.1 Généralités .16
9.2 Informations relatives aux essais .16
9.3 Éprouvette et matériau .16
9.3.1 Dessin de l’éprouvette tubulaire ou référence à un plan technique .16
9.3.2 Description du matériau d’essai .16
9.4 Équipements et paramètres d’essai .17
9.5 Résultats de l’essai .17
Bibliographie .18
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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 attirée 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 nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 206, Céramiques techniques.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
NORME INTERNATIONALE ISO 21971:2019(F)
Céramiques techniques (céramiques avancées, céramiques
techniques avancées) — Propriétés mécaniques des
céramiques composites à température ambiante et à
pression atmosphérique — Détermination des propriétés
en traction circonférentielle de tubes
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie les conditions de détermination des propriétés en traction
circonférentielle de tubes composites à matrice céramique (CMC) avec renfort de fibres continues à
température ambiante et à
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Céramiques techniques (céramiques
avancées, céramiques techniques
avancées) — Propriétés mécaniques
des céramiques composites à
température ambiante et à pression
atmosphérique — Détermination
des propriétés en traction
circonférentielle de tubes
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) —
Mechanical properties of ceramic composites at ambient temperature
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properties of tubes
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
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Avant-propos .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe . 3
5 Appareillage . 4
5.1 Système de pressurisation . 4
5.2 Fixation de l’éprouvette et bouchon d’extrémité . 5
5.3 Mesure de la déformation. 5
5.3.1 Généralités . 5
5.3.2 Jauges de déformation . 5
5.3.3 Corrélation d’images numériques . 6
5.4 Systèmes d’enregistrement de la pression et des données . 7
5.5 Mesure des dimensions . 7
6 Éprouvette tubulaire . 7
6.1 Spécifications des éprouvettes . 7
6.1.1 Généralités . 7
6.1.2 Dimension . 8
6.1.3 Géométrie . . 8
6.1.4 Tolérances et variabilité . 8
6.2 Préparation des éprouvettes . 9
6.2.1 Généralités . 9
6.2.2 Éprouvettes brutes de fabrication . 9
6.2.3 Recours à un usinage de surface conforme à l’application. 9
6.2.4 Pratiques routinières . 9
6.2.5 Procédure normalisée . 9
6.3 Comptage des essais et échantillonnage des éprouvettes .10
7 Mode opératoire pour la conduite d’essai .10
7.1 Généralités .10
7.2 Pilotage et vitesses d’essai .10
7.3 Conduite de l’essai .10
7.3.1 Mesure des dimensions de l’éprouvette .10
7.3.2 Instrumentation de l’éprouvette .10
7.3.3 Réglage des instruments de mesure de la déformation .10
7.3.4 Mesures .11
7.3.5 Analyses post-essai .12
7.4 Validité de l’essai .12
8 Calcul des résultats .13
8.1 Repérage de l’éprouvette .13
8.2 Contrainte et déformation en traction circonférentielle . .13
8.3 Résistance en traction circonférentielle et déformation correspondante .14
8.4 Coefficient de proportionnalité ou module pseudo-élastique dans la direction
circonférentielle .14
8.4.1 Courbes contrainte-déformation avec une partie linéaire .14
8.4.2 Courbes contrainte-déformation sans partie linéaire .15
8.5 Coefficient de Poisson (facultatif) .15
8.6 Statistiques .15
9 Rapport d’essai .16
9.1 Généralités .16
9.2 Informations relatives aux essais .16
9.3 Éprouvette et matériau .16
9.3.1 Dessin de l’éprouvette tubulaire ou référence à un plan technique .16
9.3.2 Description du matériau d’essai .16
9.4 Équipements et paramètres d’essai .17
9.5 Résultats de l’essai .17
Bibliographie .18
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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 attirée 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).
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pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
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techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 206, Céramiques techniques.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
NORME INTERNATIONALE ISO 21971:2019(F)
Céramiques techniques (céramiques avancées, céramiques
techniques avancées) — Propriétés mécaniques des
céramiques composites à température ambiante et à
pression atmosphérique — Détermination des propriétés
en traction circonférentielle de tubes
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie les conditions de détermination des propriétés en traction
circonférentielle de tubes composites à matrice céramique (CMC) avec renfort de fibres continues à
température ambiante et à
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Questions, Comments and Discussion
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