ISO 18338:2015

Metallic materials — Torsion test at ambient temperature

ISO 18338:2015 specifies the method for torsion test at room temperature of metallic materials. The tests are conducted at room temperature to determine torsional properties.

Matériaux métalliques — Essai de torsion à température ambiante

L'ISO 18338:2015 spécifie la méthode d'essai de torsion à température ambiante des matériaux métalliques pour déterminer les caractéristiques en torsion.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 08-Sep-2015
• Withdrawal Date: 08-Sep-2015
• ICS: 77.040.10 - Mechanical testing of metals
• Technical Committee: ISO/TC 164/SC 2 - Ductility testing
• Drafting Committee: ISO/TC 164/SC 2 - Ductility testing
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Completion Date: 13-Dec-2021

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18338
First edition
2015-09-15
Metallic materials — Torsion test at
ambient temperature
Matériaux métalliques — Essai de torsion à température ambiante
Reference number
ISO 18338:2015(E)
©
ISO 2015

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ISO 18338:2015(E)

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
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ISO 18338:2015(E)

Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and designations . 3
5 Principle of test . 4
6 Test piece . 5
6.1 Shape and dimensions of test pieces . 5
6.1.1 Cylinder test pieces . 5
6.1.2 Tube test pieces . 5
6.1.3 Preparation of test pieces. 6
7 Determination of original cross-sectional dimensions . 7
7.1 Cylinder test pieces . 7
7.2 Tube test pieces . 7
8 Accuracy of the testing apparatus . 7
8.1 Testing machine . 7
8.2 Troptometer . 7
9 Conditions of testing . 8
10 Determination of the properties. 8
10.1 Calculations of shear stress and shear strain . 8
10.2 Determination of the slope of linear portion of shear stress-shear strain curve . 8
10.3 Torsional proof strength, plastic torsion . 9
10.4 Upper torsional yield strength and the lower torsional yield strength .10
10.5 Determination of torsional strength .11
10.6 Determination of maximum plastic shear strain .11
11 Test report .12
Annex A (informative) Determination of the reference proof strength, plastic torsion and
reference torsional strength .13
Bibliography .17
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ISO 18338:2015(E)

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the 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 164, Mechanical testing of metals, Subcommittee
SC 2, Ductility testing.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 18338:2015(E)
Metallic materials — Torsion test at ambient temperature
1 Scope
This International Standard specifies the method for torsion test at room temperature of metallic
materials. The tests are conducted at room temperature to determine torsional properties.
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 377, Steel and steel products — Location and preparation of samples and test pieces for mechanical
testing
ISO 9513, Metallic materials — Calibration of extensometers used in uniaxial testing
ASTM E2624, Standard Practice for Torque Calibration of Testing Machines and Devices
DIN 51309, Materials testing machines — Calibration of static torque measuring devices
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
troptometer gauge length
L
e
length of the parallel reduced section of the test piece for measurement of angle of twist by means of a
troptometer
3.2
torque
T
moment of couple that generates or tends to generate rotation or torsion
3.3
maximum torque
T
m
for materials displaying discontinuous yielding, highest torque that the test piece withstands during
the test after the yielding period, or for materials displaying no discontinuous yielding, highest torque
that the test piece withstands during the test
3.4
angle of twist
ϕ
angle of relative rotation measured between two planes normal to the test-piece’s longitudinal axial
over the gauge length
Note 1 to entry: See Figure 1.
© ISO 2015 – All rights reserved 1

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ISO 18338:2015(E)

3.5
shear angle
ψ
angle due to shearing displacement at surface of test piece along the gauge length
Note 1 to entry: See Figure 1.
3.6
shear stress
τ
any moment during the test, torque, T , divided by the original polar section modulus, W
p
3.7
shearing displacement
ΔL
arc length swept out by the cylinder or major tube radius moving through the angle of twist, also being
equivalent to the gauge length sweeping through the shear angle
Note 1 to entry: See Figure 1.
3.8
shear strain
γ
based on the gauge length, the increase of the shearing displacement, ΔL, at any moment during the
test, expressed as a percentage of the gauge length L , or is equal to the tangent of the shear angle, ψ
e
3.9
slope
m
G
slope of the linear, elastic portion of the shear stress-shear strain curve
3.10
torsional proof strength, plastic torsion
τ
p
shear stress at which the plastic component of shear strain, due to torsion at the test piece outer surface,
is equal to a specified percentage
Note 1 to entry: A suffix is added to the subscript to indicate the prescribed percentage, e.g. τ .
p03, 5
3.11
torsional yield strength
when the metallic material exhibits a yield phenomenon, shear stress corresponding to the point
reached during the torsion test at which plastic deformation occurs without any increase in the torque
3.11.1
upper torsional yield strength
τ
eH
maximum value of shear stress prior to the first decrease in torque when the discontinuous yielding
occurs
3.11.2
lower torsional yield strength
τ
eL
lowest value of shear stress during discontinuous yielding, ignoring any initial transient effects
3.12
torsional strength
τ
m
shear stress corresponding to the maximum torque, T
m
2 © ISO 2015 – All rights reserved

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d
i
d
ISO 18338:2015(E)

3.13
maximum plastic shear strain
γ
max
maximum plastic shear strain component at the outer surface when total separation of the test piece
occurs
3.14
reference torsional proof strength, plastic torsion
τ
rp
shear stress at the outer surface of a test piece, calculated according to Nadai’s expression, when cross-
section of the test piece is in partly plastic torsion and attained the proof plastic shear strain
Note 1 to entry: A suffix is added to the subscript to indicate the prescribed percentage, e.g. τ .
rp03, 5
3.15
reference torsional strength
τ
rm
maximum shear stress is calculated according to the Nadai’s expression for fractured test piece
L
e
T

L
Φ
T
Figure 1 — Basic symbols for torsion test
4 Symbols and designations
Symbols and corresponding designations are given in Table 1 and Figure 1 or elsewhere in this
International Standard where they appear.
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ISO 18338:2015(E)

Table 1 — Symbols and designations
Symbol Designation Unit
Test piece
d original external diameter of a tube or a cylinder test piece parallel length portion mm
d original internal diameter of the parallel length of a tube test piece mm
i
L parallel length mm
c
L troptometer gauge length mm
e
L total length of the test piece mm
t
3
W original polar section modulus [see Formulae (2) and (3)] mm
p
Torque
T Torque N·mm
Angle of twist – shearing displacement
ϕ angle of twist rad
Ψ shear angle rad
ΔL shearing displacement mm
Shear stress – shear strain
a
τ shear stress MPa
Δτ increment in shear stress MPa
γ shear strain %
Δγ Increment in shear strain %
γ specified plastic shear strain %
p
γ maximum plastic shear strain %
max
Yield strength – proof strength – torsional strength
b
m slope of elastic portion of the shear stress-shear strain curve MPa
G
τ upper torsional yield strength MPa
eH
τ lower torsional yield strength MPa
eL
τ torsional proof strength, plastic torsion MPa
p
τ torsional strength MPa
m
τ reference torsional proof strength, plastic torsion MPa
rp
τ reference torsional strength MPa
rm
a −2
1 MPa = 1 Nmm .
b
In the elastic portion of the shear stress-shear strain curve, the value of slope may not necessarily represent the shear
modulus of elasticity. The value can closely agree
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 18338
Première édition
2015-09-15
Matériaux métalliques — Essai de
torsion à température ambiante
Metallic materials — Torsion test at ambient temperature
Numéro de référence
ISO 18338:2015(F)
©
ISO 2015

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ISO 18338:2015(F)

DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, 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, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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ISO 18338:2015(F)

Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et désignations . 3
5 Principe de l’essai . 4
6 Éprouvette . 5
6.1 Forme et dimensions des éprouvettes . 5
6.1.1 Éprouvettes cylindriques . 5
6.1.2 Éprouvettes tubulaires . 5
6.1.3 Préparation des éprouvettes . 6
7 Détermination des dimensions initiales de la section transversale .7
7.1 Éprouvettes cylindriques . 7
7.2 Éprouvettes tubulaires . 7
8 Exactitude de l’appareillage d’essai . 7
8.1 Machine d’essai . 7
8.2 Troptomètre . 7
9 Conditions d’essai . 8
10 Détermination des caractéristiques . 8
10.1 Calculs de la contrainte de cisaillement et de la déformation de cisaillement . 8
10.2 Détermination de la pente de la partie linéaire de la courbe contrainte de
cisaillement-déformation de cisaillement . 8
10.3 Limite conventionnelle d’élasticité en torsion, en torsion plastique . 9
10.4 Limite supérieure d’écoulement en torsion et limite inférieure d’écoulement en torsion 10
10.5 Détermination de la résistance à la torsion .11
10.6 Détermination de la déformation plastique maximale de cisaillement .12
11 Rapport d’essai .12
Annexe A (informative) Détermination de la limite conventionnelle d’élasticité de
référence, pour une torsion plastique et de la résistance à la torsion de référence .13
Bibliographie .17
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ISO 18338:2015(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 164, Essais mécaniques des métaux,
sous-comité SC 2, Essais de ductilité.
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NORME INTERNATIONALE ISO 18338:2015(F)
Matériaux métalliques — Essai de torsion à température
ambiante
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie la méthode d’essai de torsion à température ambiante des
matériaux métalliques pour déterminer les caractéristiques en torsion.
2 Références normatives
Les documents suivants, en totalité ou en partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables pour son application. Pour les références datées, seule l’édition citée
s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO 377, Acier et produits en acier — Position et préparation des échantillons et éprouvettes pour
essais mécaniques
ISO 9513, Matériaux métalliques — Étalonnage des chaînes extensométriques utilisées lors d’essais uniaxiaux
ASTM E2624, Standard Practice for Torque Calibration of Testing Machines and Devices
DIN 51309, Materials testing machines — Calibration of static torque measuring devices
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
3.1
longueur de base du troptomètre
L
e
longueur de la partie calibrée de section réduite de l’éprouvette pour le mesurage de l’angle de torsion
au moyen d’un troptomètre
3.2
moment de torsion
T
moment du couple que génère ou tend à générer la rotation ou la torsion
3.3
moment de torsion maximal
T
m
pour les matériaux présentant un écoulement discontinu, valeur la plus élevée du moment de torsion que
l’éprouvette supporte pendant l’essai après la période d’écoulement, pour les matériaux ne présentant
pas un écoulement discontinu, valeur la plus élevée du moment de torsion que l’éprouvette supporte
pendant l’essai
3.4
angle de torsion
ϕ
angle de la rotation relative, mesuré entre deux plans perpendiculaires à l’axe longitudinal de
l’éprouvette sur la longueur de base
Note 1 à l’article: voir Figure 1.
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ISO 18338:2015(F)

3.5
angle de cisaillement
ψ
angle du déplacement de cisaillement à la surface de l’éprouvette le long de la longueur de base
Note 1 à l’article: voir Figure 1.
3.6
contrainte de cisaillement
τ
à tout moment pendant l’essai, moment de torsion, T, divisé par le module de section polaire initial, W
p
3.7
déplacement de cisaillement
ΔL
longueur curviligne balayée par le cylindre ou le rayon majeur du tube lors du mouvement lié à l’angle de
torsion, également étant équivalent au déplacement de la longueur de base du fait de l’angle de cisaillement
Note 1 à l’article: voir Figure 1.
3.8
déformation de cisaillement
γ
par référence à la longueur de base, accroissement du déplacement de cisaillement, ΔL, à tout moment
pendant l’essai, exprimé en pourcentage de la longueur de base, L , ou est égal à la tangente de l’angle de
e
cisaillement, ψ
3.9
pente
m
G
pente de la partie linéaire, élastique de la courbe contrainte de cisaillement-déformation de cisaillement
3.10
limite conventionnelle d’élasticité en torsion, pour une torsion plastique
τ
p
contrainte de cisaillement pour laquelle la composante plastique de la déformation de cisaillement, due
à la torsion au niveau de la surface extérieure de l’éprouvette est égale à un pourcentage spécifié
Note 1 à l’article: Un suffixe est ajouté à l’indice pour indiquer le pourcentage spécifié, par exemple τ
p0,35.
3.11
limite apparente d’élasticité en torsion
lorsque le matériau métallique présente un phénomène d’écoulement, contrainte de cisaillement
correspondant au point atteint pendant l’essai de torsion pour lequel la déformation plastique se
produit sans aucun accroissement du moment de torsion
3.11.1
limite supérieure d’écoulement en torsion
τ
eH
valeur maximale de la contrainte de cisaillement avant la première chute du moment de torsion
lorsqu’un écoulement discontinu se produit
3.11.2
limite inférieure d’écoulement en torsion
τ
eL
valeur la plus faible de la contrainte de cisaillement pendant un écoulement discontinu, en négligeant
tout phénomène transitoire initial
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d
i
d
ISO 18338:2015(F)

3.12
résistance à la torsion
τ
m
contrainte de cisaillement correspondant au moment de torsion maximal, T
m
3.13
déformation de cisaillement plastique maximale
γ
max
composante plastique maximale de la déformation de cisaillement à la surface extérieure lorsque la
séparation totale de l’éprouvette se produit
3.14
limite conventionnelle d’élasticité de référence en torsion, pour une torsion plastique
τ
rp
contrainte de cisaillement à la surface extérieure d’une éprouvette, calculée conformément à la formule
de Nadai, lorsque la section transversale de l’éprouvette est en torsion partiellement plastique et atteint
la déformation plastique conventionnelle de cisaillement
Note 1 à l’article: Un suffixe est ajouté à l’indice pour indiquer le pourcentage spécifié, par exemple τ .
rp0,35
3.15
résistance à la torsion de référence
τ
rm
contrainte maximale de cisaillement calculée conformément à la formule de Nadai pour l’éprouvette
rompue
L
e
T

L
Φ
T
Figure 1 — Symboles de base pour l’essai de torsion
4 Symboles et désignations
Les symboles et désignations correspondantes sont donnés dans le Tableau 1 et à la Figure 1 ou ailleurs
dans la présente Norme internationale où ils apparaissent.
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ISO 18338:2015(F)

Tableau 1 — Symboles et désignations
Symbole Désignation Unité
Éprouvette
d diamètre extérieur initial d’un tube ou d’une partie de la longueur calibrée d’une éprou- mm
vette cylindrique
d diamètre intérieur initial de la longueur calibrée d’une éprouvette tubulaire mm
i
L longueur calibrée mm
c
L longueur de base du troptomètre mm
e
L longueur totale de l’éprouvette mm
t
3
W module initial de section polaire (voir Équations 2 et 3) mm
p
Moment de torsion
T moment de torsion N·mm
Angle de torsion – déplacement de cisaillement
ϕ angle de torsion rad
ψ angle de cisaillement rad
ΔL déplacement de cisaillement mm
Contrainte de cisaillement – déformation de cisaillement
a
τ contrainte de cisaillement MPa
Δτ incrément de la contrainte de cisaillement MPa
γ déformation de cisaillement %
Δγ incrément de la déformation de cisaillement %
γ déformation plastique spécifiée de cisaillement %
p
γ déformation plastique maximale de cisaillement %
max
Limite apparente d’élasticité en torsion - limite conventionnelle d’élasticité en torsion – résistance à la torsion
m pente de la partie élastique de la courbe contrainte de cisaillement-déformation de MPa
G
b
cisaillement
τ limite supérieure d’écoulement en torsion MPa
eH
τ limite inférieure d’écoulement en torsion MPa
eL
τ limite conventionnelle d’élasticité en torsion, pour une torsion plastique MPa
p
τ résistance à la torsion MPa
m
τ limite conventionnelle d’élasticité de référence en torsion, pour une torsion plastique MPa
rp
τ résistance à la torsion de référence MPa
rm
a -2
1 MPa = 1 N·mm
b
Dans la partie élastique de la courbe contrainte de cisaillement-déformation de cisaillement, la valeur de la pente peut
ne pas nécessairement représenter le module d’élasticité en cisaillement. La valeur peut être en bon accord avec la valeur
du module d’élasticité en cisaillement si des conditions optimales (haute résolution du troptomètre, haute précision du
système de mesure du moment de torsion, parfait alignement de l’éprouvette, etc.) sont utilisées.
5 Principe de l’essai
L’éprouvette est soumise à un angle de torsion croissant en continu, généralement jusqu’à la rupture,
pour la détermination d’une ou plusieurs des caractéristiques mécaniques telles que pente élastique,
limite conventionnelle d’élasticité en torsion, limite apparente d’élasticité en torsion, résistance à la
torsion et déformation plastique maximale de cisaillement.
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ISO 18338:2015(F)

6 Éprouvette
6.1 Forme et dimensions des éprouvettes
6.1.1 Éprouvettes cylindriques
La forme et les dimensions des éprouvettes cylindriques sont illustrées à la Figure 2. Il convient que la
forme et les dimensions des deux extrémités de l’éprouvette soient compatibles avec les mâchoires de
la machine d’essai. Des éprouvettes de diamètre 10 mm, de longueur de base 50 mm ou 100 mm sont
recommandées; une longueur calibrée de 70 mm ou 120 mm est préférable. Si d’autres éprouvettes
sont utilisées, il convient que la longueur calibrée soit égale à la somme de la longueur de base et deux
fois le diamètre.
Légende
r ray
...