ISO 6943:1984
(Main)Rubber, vulcanized — Determination of tension fatigue
Rubber, vulcanized — Determination of tension fatigue
Describes a method relating to fatigue under repeated deformations. Believed to be suitable for reasonably stable stress-strain properties. Materials to be tested must meet special criteria, otherwise experiment and interpretation may be difficult. Distinction should be made between this test and the flexometer tests of ISO 4666/1 to 3. Caution when relating standard test results to service performance. Annex with explanatory notes. One table and two figures.
Caoutchouc vulcanisé — Détermination de la fatigue en traction
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
International Standard
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATlON.MEIK~YHAPO~HAR OPTAHM3ALWI IlO CTAHAAPTlrl3Al&IWORGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Determination of tension fatigue
Rubber, vulcanized -
- Dt! termina tion de la fatigue en traction
Caoutchouc vulcanis
First edition - 1984-12-15
Ref. No. IS0 69434984 (E)
UDC 687.063 : 620.178.3
Descriptors : rubber, vulcanized rubber, tests, fatigue tests, tension tests, determination, fatigue life.
Price based on 12 pages
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Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national standards bodies (IS0 member bodies). The work of preparing International
Standards is normally carried out through IS0 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, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the IS0 Council. They are approved in accordance with IS0 procedures requiring at
least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard IS0 6943 was prepared by Technical Committee ISO/TC 45,
Rubber and rubber products.
0 International Organization for Standardization, 1984
Printed in Switzerland
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INTERNATIONAL STANDARD IS0 6943-1984 (E)
Rubber, vulcanize etermination of tension fatigue
1 Scope and field of application 2 References
This International Standard describes a method for the deter- IS0 37, Rubber, vulcanized - Determination of tensile stress-
mination of the resistance of vulcanized rubbers to fatigue strain properties.
under repeated tensile deformations, the test piece size and fre-
quency of cycling being such that there is little or no
IS0 132, Vulcanized rubbers - Determination of resistance to
temperature rise. Under these conditions, failure results from flex cracking (De Mattia type machine).
the growth of a crack that ultimately severs the test piece.
IS0 133, Rubber, vulcanized - Determination of crack growth
The method is restricted to repeated deformations in which the
(De Ma ttial.
test piece is relaxed to zero strain for part of each cycle.
Analogous fatigue processes can occur under repeated defor-
IS0 471, Rubber - Standard temperatures, humidities and
mations which do not pass through zero strain and also, in cer- times for the conditioning and testing of test pieces.
tain rubbers, under static deformation, but this International
Standard does not apply to these conditions.
IS0 1826, Rubber, vulcanized - Time-interval between
vulcanlza tion and testing - Specifica Con.
The method is believed to be suitable for rubbers that have
reasonably stable stress-strain properties, at least after a period IS0 4648, Rubber, vulcanized - Determination of dimensions
of cycling, and that do not show undue stress softening or set, of test pieces and products for test purposes.
or highly viscous behaviour. Materials that do not meet these
criteria may present considerable difficulties from the points of IS0 4661, Rubber - Preparation of test pieces.
view of both experiment and interpretation. For example, for a
rubber that develops a large amount of set during the fatigue IS0 4666, Rubber, vulcanized - Determination of temperature
test, the test strain will be ill-defined and the fatigue life is likely rise and resistance to fatigue in flexome ter testing -
to differ markedly under constant maximum load and constant Part 1: Basic principles.
maximum extension conditions; how the results for such a rub- Part 2: Rotary flexome ter.
ber should be interpreted, or compared with those for other
Part 3: Compression flexome ter.
rubbers, has not been established by basic work. As a general
guide, a rubber for which the set determined in accordance
3 Definitions
with 8.5 and 9.2 exceeds 10 % is likely to fall into this category.
Similar considerations apply with regard to other changes in
For the purpose of this International Standard the following
elasticity behaviour during test.
definitions apply.
A distinction should be made between this fatigue test and the
flexometer tests described in IS0 4666/l to 3, where fatigue 3.1 fatigue life: The number of cycles required to break a
breakdown occurs under the simultaneous action of stress and test piece repeatedly deformed to a prescribed tensile strain.
temperature.
3.2 tension fatigue: Fracture, through crack growth, of a
Advantages over the de Mattia flex cracking and cut growth
component or test piece subjected to a repeated tensile defor-
tests (see IS0 132 and IS0 133) include the following. The test
mation.
yields quantitative results which do not depend on operator in-
and which can be recorded automati-
terpretation
cally. The initial deformation is clearly defined and can readily 4 Principle
be varied to suit different applications.
Dumb-bell or ring test pieces are repeatedly deformed in simple
Great caution is necessary in attempting to relate standard test extension until they fail by breaking. The test pieces are relaxed
results to service performance since the comparative fatigue to zero strain for part of each cycle. The number of deformation
resistance of different vuicanizates can vary according to the cycles to failure, defined as the fatigue life, is determined as a
test conditions used anti to the basis by which the results are function of the maximum strain and, if required, as a function
compared. Guidance on the selection of test conditions and on of the maximum stress or strain energy density imposed during
the interpretation of results is given in the annex. the test.
1
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IS0 6943-1984 E)
5 Apparatus
5.4 Marking substance
The mar *king su bsta nce shall have no deleterious effect on rub-
5.1 Fatigue testing machine
ber and shall be of contrasting colour.
The fatigue testing machine shall provide a reciprocating
motion at a frequency which shall normally be within the range
5.5 Measuring instruments
1 to 5 Hz.
The instrument for measuring the thickness of dumb-bell test
For testing dumb-bell test pieces, the machine shall be pro-
pieces (and the axial thickness of ring test pieces) shall be in ac-
vided with clamps that grip the test piece sufficiently firmly to cordance with IS0 4648, consisting essentially of a micrometer
prevent slippage, irrespective of the magnitude of the strain
dial gauge having a circular foot which does not extend beyond
applied.
the surface of the rubber where the measurement is being
taken, and applying a pressure of 22 + 5 kPal).
For testing ring test pieces, each station on the machine shall
be provided with two pairs of rollers, one pair fixed to the body Vernier calipers, travelling microscope or other suitable means
of the machine and the other to the reciprocating part. To shall be provided for the measurement of other test piece
minimize friction, the rollers shall be fabricated from stainless or
dimensions. A calibrated cone is recommended for the
chromium plated steel, well polished and fitted with free run- measurement of the internal diameter and internal cir-
ning ball races. The roller arrangement shall be such that the
cumference of ring test pieces.
test pieces are held securely in place over the rollers throughout
the test.
6 Test piece
The stroke of the machine and the position of the fixed clamps
or rollers shall be adjustable to provide a range of test strains. In
6.1 Dimensions
all cases the test piece shall be relaxed to zero strain for part of
each cycle.
Standard test pieces shall be dumb-bells or rings having dimen-
sions within the limits prescribed below. Any test piece show-
The fixed clamps or rollers should preferably be fitted with con-
ing irregularities or imperfections shall not be used.
tacts or other means of operating counters to register the
number of cycles to failure of each test piece.
6.1.1 Dumb-bell test piece
If it is required to determine the maximum stress of the cycle,
manual or automatic means for measurement of the load shall
Dumb-bell test pieces and the dies with which they are cut shall
be provided. Stress-strain properties and strain energy density
be as shown in figure 1. The dies shall have the dimensions
under test conditions can be determined for rings if automatic
given in table 1. The reference length (the distance between the
equipment for force-extension measurement is provided.
marked reference lines) shall be 25 mm for the type 1 test piece
Alternatively, and for dumb-bell test pieces, stress-strain prop-
and 20 mm for the type 2 test piece. This length shall be
erties can be separately determined using a conventional tensile
equidistant from the ends of the central parallel-sided part of
testing machine.
the test piece. The tabs may have beaded ends for location pur-
poses.
5.2 Dies and cutters
NOTE - The dies are identical to those specified for type 1 and type 2
dumb-bell test pieces in IS0 37 for the determination of tensile stress-
All dies and cutters used shall be made and maintained in ac-
strain properties.
cordance with IS0 4661.
The preferred thickness for both types of dumb-bell shall be
Since fatigue life is sensitive to flaw size, it is essential that the
1,5 + 0,2 mm. In any one dumb-bell, the thickness of the nar-
dies or cutters used for the preparation of test pieces be
row part shall nowhere deviate by more than 2 % from the
carefully maintained so that the cutting edges are sharp and
mean. If results from two sets of dumb-bells are being com-
free from nicks. Regular control tests, using an established rub-
pared, the mean thicknesses of the sets shall be within 10 % of
ber, should be made to check sharpness. Any oil shall be
one another.
removed from the cutter after sharpening.
NOTE - Fatigue life depends on test piece thickness and it has been
5.3 Marker
shown that at a thickness of 1,5 mm the life is least sensitive to change
in this dimension. If required an alternative thickness of 2,0 AI 0,2 mm,
If a marker is used for marking the reference lines on dumb-bell
may be used provided it is recorded in the test report, but it may lead to
test pieces it shall have two parallel edges. These shall be different results.
ground smooth and true, 0,05 to OJO mm wide at the edge and
bevelled at an angle of not more than 15O. Dumb-bells shall be cut from sheet by punching with a die
using a single stroke of a press. The rubber shall be supported
The marking implement shall not damage the rubber surface. on a sheet of slightly yielding material (for example cardboard
I) 1 kPa = 1 kN/m*
2
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IS0 69434984 E)
Test sheets and test pieces shall be stored in the dark at stan-
or polyethylene) on a flat rigid surface; the region of the sup-
dard laboratory temperature (see IS0 471). They shall not, at
porting sheet beneath the die shall be free from cuts or other
imperfections. Care should be taken to ensure that the rubber is any time, be allowed to come into contact with test sheets and
test pieces of a different composition. This is necessary in order
isotropic and free from built-in stresses (failure to meet either of
to prevent additives which may affect fatigue life, such as an-
these requirements can cause very marked variations in fatigue
tioxidants, from migrating from one vulcanizate into adjacent
life); in cases where there is any doubt, check stress-strain and
vulcanizates.
fatigue tests should be carried out using test pieces cut in dif-
ferent directions or from different locations on a sheet. Any
For tests at standard laboratory temperature, test pieces shall
sheet showing such imperfections shall be discarded unless
be conditioned at this temperature for a minimum of 3 h (in ac-
anisotropy or “grain” effects are being investigated, when their
cordance with IS0 471) immediately before testing. For tests at
extent and direction shall be specified and recorded in the test
other temperatures, test pieces shall be conditioned at the test
report.
temperature immediately before testing for sufficient period to
reach temperature equilibrium.
6.1.2 Ring test piece
For tests intended to be comparable, the duration and
temperature of storage, and the duration and temperature of
The standard ring test piece shall have a nominal internal
conditioning shall be the same.
diameter of 44,6 mm and external diameter of 52,6 mm giving a
nominal radial width of 4 mm; the radial width shall nowhere
deviate by more than 0,2 mm. The axial thickness shall be
1 5 + - 0,2 mm and on any one ring the thickness shall deviate
f;om the mean by no more than 2 %. 7 Test conditions
NOTE - With respect to the internal and external diameters and the
tolerance on radial width, the standard ring test piece is identical to the
7.9 Test strains
normal-size ring test piece specified in IS0 37.
The choice and number of test strains will depend on the par-
Alternative axial thicknesses and radial widths may be used, provided
ticular project or application. For test pieces relaxed to zero
that they are recorded in the test report. These alternatives include an
strain, the test strain is the initial maximum strain imposed
axial thickness of 20 f 0,2 mm and the use of a ring of
during cycling, and for many purposes it will be in the range
2,0 + 0,2 mm radial width and 3,0 + 0,2 mm axial thickness, the lat-
50 % to 125 % elongation. Lower or higher strains may be
ter being cut from 3 mm thick sheet or divided into two from 6 mm
used.
thick sheet. Note that a change in dimensions may change the stress
distribution within the cross-section of the deformed test piece and
therefore may lead to different results. Comparisons should only be
It is strongly recommended that tests are conducted at several
made between test pieces having the same dimensions.
test strains so that the dependence of fatigue life on strain, and
if required on the maximum stress or maximum strain energy
Rings shall be produced from a sheet by either die-stamping or
density imposed during cycling, can be determined. For this
cutting with revolving knives; in the latter case, water may be
purpose at least four test strains should be used. The strain in-
used as a lubricant but contact should be minimized and the
tervals required will depend on the range covered and the rate
rubber allowed to dry thoroughly prior to test. A substrate shall
at which the fatigue life varies with strain within that range; as
be used, as for dumb-bells, and similar care should be taken to
a general guide intervals of 25 % are suggested, but narrower
ensure that the sheet is isotropic and homogeneous.
or wider intervals may be used. It is recommended that the test
at the highest maximum strain is carried out first and then the
test strain be progressively lowered.
6.2 Number of test pieces
The test piece shall return to zero strain for part of each cycle.
The number of test pieces required for the determination of
fatigue life at each test strain depends on the purpose of the
test and on the inherent variability of the materials being 7.2 Test frequency
examined. At least five test pieces shall be tested in the case of
routine quality control measurements on materials that are The frequency of cycling shall normally be in the range 1 to
already well characterized. For other purposes and particularly
5 Hz, but other frequencies may be used for particular pur-
for rubbers that show large variability more test pieces may be
poses.
required to obtain a representative result (see 9.1).
For tests intended to be comparable, the frequency shall be the
Additional test pieces may be required for the determination of same.
stress, strain energy density, and set developed during cycling.
NOTE - It has been found that fatigue life is not markedly
bY
frequency over
the range 1 to 5 Hz.
6.3 Storage and conditioning
For all test purposes the minimum time between vulcanization 7.3 Test temperature
and testing shall be 16 h in accordance with IS0 1826: the
maximum time shall be 4 weeks unless special circumstances Tests shall normal ly be carried out at standard laboratory
(such as investigation of ageing effects) otherwise dictate. temperature. Other temperatures may be used if appropriate for
3
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IS0 69434984 (E)
particular applications and these should be selected from the Measure the internal diameter to the nearest 0,2 mm,
list given in IS0 471.
preferably by means of a suitable cone. The initial unstrained
internal circumference, I, and the mean circumference I, shall
NOTE - Caution is required in the use of extreme temperature; for be calculated according to the equations:
example at high temperatures, set developed during cycling can be
very extensive and may markedly influence the results.
= x di
10
I = 7~ (di + W>
7.4 Test atmosphere
where
The test shall not normally be made in a room which contains
any apparatus that generates ozone, such as a fluorescent
di is the internal diameter;
lamp, or which for any other reason has an ozone content
above that in normal indoor air. The motor used to drive the IV,. is the radial width.
test machine shall be of a type that does not generate ozone.
NOTE - Periodic checks are advised in order to ensure the ambient
8.3 Insertion of test pieces in fatigue testing
ozone concentration is preferably less than 1 part by volume per
machine
100 million parts of air. When these conditions are observed, the life
should not be significantly affected by the ozone concentration except
at strains near to or below the mechanical fatigue limit of the material
8.3.1 Dumb-bell test pieces
under test (see the annex).
Insert each test piece, in an unstrained state, into the clamps of
the testing machine. Care should be taken not to overtighten
the clamps; otherwise premature failure may occur at the grip-
8 Procedure
ped portion of the test piece. Move the reciprocating part of the
machine by hand to the position of maximum extension, and
8.1 Marking of dumb-bell test pieces adjust the clamps so that the reference lines on the test pieces
are at the required separation. The nominal maximum strain
Mark each test piece with reference lines using a marker which shall not be exceeded during the adjustment. Make a final ad-
satisfies the conditions described in 5.3 and 5.4. The test piece justment 1 min after applying the strain. The measurement
shall be marked in the unstrained state and shall not have been
shall be made, by vernier calipers or other means, to an ac-
strained prior to marking. The reference lines shall not exceed curacy such that the initial maximum strain is within + 2 %
0,5 mm in width and shall be marked on the narrow part of the
(absolute) of the nominal value.
test piece at right angles to its edge and equidistant from its
centre. The required separation between the reference lines is given
bY
formula
the
e + 100
8.2 Measurement of test pieces
~ lo
100
c >
8.2.1 Dumb-bell test pieces
where
Measure the thickness of each test piece at its centre and at
e is the required initial maximum strain, expressed as a
each end of the reference length using the thickness gauge
percentage;
described in 5.5. The width of the test piece shall be assumed
to be equal to the width between the cutting edges of the nar-
I, is the initial unstrained reference length.
row central part of the die. For this purpose, the width of this
part of the die shall be measured to the nearest 0,05 mm. The
For example, for 100 % strain the required distance is twice the
average value of each set of measurements shall be used in
initial unstrained reference length.
calculating the area of the cross-section.
Move the reciprocating part of the machine to the position of
Using vernier calipers or other means, measure the distance be-
minimum clamp separation and remeasure the reference
tween the centres of the reference lines to the nearest 0,2 mm.
length. The test piece shall have returned to an unstrained
The test piece shall be in the unstrained state and shall not have
been strained prior to measurement. state.
8.3.2 Ring test pieces
8.2.2 Ring test pieces
Measure the radial width and axial thickness at six positions ap- Set the machine to the required maximum extension so that a
line passing round the periphery of the rollers has the required
proximately equally spaced around the circumference of the
ring using the instruments described in 5.5. The average value length to within the accuracy specified for dumb-bells in 8.3.1.
of each set of measurements shall be used in calculating the Now move the reciprocating part of the machine so that the
test piece can be mounted in the unstrained state.
area of the cross-section.
4
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IS0 6943-1984 (E)
The leng th correspond ing to the required maximum strain is To measure the change in the maximum extended reference of
dumb-bell test pieces use the same procedure as used for the
given by the formula
determination of set, but with the machine at its maximum
e + 100 separation.
- lo
100
c >
8.6 Measurement of maximum stress, and
where I, is the initial unstrained internal circumference.
maximum strain energy density
NOTE - When the preferred thickness of I,5 mm is used, the internal
For several purposes it will be desirable to express fatigue life as
diameter of the ring test piece will be very close to that of the cutter.
a function of the applied maximum stress, or maximum strain
The positions of the rollers of the testing machine can thus be
energy density (see the annex). If these parameters are required
calibrated absolutely in this case in terms of strain.
it is recommended that stress-strain behaviour be measured
both initially and during the course of the fati
...
Norme internationale
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.ME~YHAPO~HAR OPrAHM3Al&4R fl0 CTAH~APTM3Al@lM@ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Caoutchouc vulcanisé - Détermination de la fatigue en
traction
Rubber, vulcanized - Determina tion of tension fatigue
Première édition - 1984-12-15
û CDU 687.063 : 620.178.3 Réf. no : ISO 69434984 (FI
Y
Descripteurs : caoutchouc, caoutchouc vulcanisé, essai, essai de fatigue, essai de traction, détermination, résistance à la fatigue.
I
f
Prix bas6 sur 12 pages
---------------------- Page: 1 ----------------------
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I’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 gouverne-
mentales, en liaison avec I’ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requiérent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 6943 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 45,
Élastomères et produits à base d’élastomères.
0 Organisation internationale de normalisation, 1984
Imprimé en Suisse
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a
NORME INTERNATIONALE
ISO 69434984 (FI
Caoutchouc vulcanisé - Détermination de la fatigue en
traction
II est nécessaire d’être très prudent lorsqu’on tente de relier les
1 Objet et domaine d’application
résultats des essais normalisés aux performances en service,
La présente Norme internationale décrit une méthode d’essai
étant donné que la résistance à la fatigue comparative de diffé-
pour déterminer la résistance des caoutchouc vulcanisés à la rents vulcanisats peut varier selon les conditions d’essai utili-
fatigue sous déformations en tractions répétées, la taille de sées et selon la base servant à comparer les résultats . Des indi-
l’éprouvette et la fréquence des cycles étant telles qu’il y a peu
cations sur le choix des conditions d’essai et sur l’interprétation
ou pas d’augmentation de la température. Dans ces conditions, sont données dans l’annexe.
la rupture résulte de la propagation d’une craquelure qui finale-
ment rompt l’éprouvette.
2 Références
La méthode est limitée à des déformations répétées dans les-
ISO 37, Caoutchouc vulcanisé - Essai de traction-
quelles l’éprouvette est relâchée à la déformation zéro pendant
allongement.
une partie de chaque cycle. Des phénomènes de fatigue analo-
gues peuvent se produire sous des déformations répétées qui
ISO 132, &Iastomères vulcanises - Determination de /a résis-
ne passent pas pour une déformation zéro et aussi, dans cer-
tance au craquelage par flexion (machine du type De Mattial.
tains caoutchoucs, sous déformation statique, mais la présente
Norme internationale ne s’applique pas à ces conditions.
g
ISO 133, Caoutchouc vulcanisé - Détermination de la résis-
tance au développement d’une craquelure (De Mattia).
La méthode est appropriée pour les caoutchoucs qui ont des
propriétés de contrainte-déformation raisonnablement stables,
ISO 471, Caoutchouc - Températures, humidités et durées
du moins après une certaine durée de fatigue, et ne présentent
normales pour le conditionnement et l’essai des éprouvettes.
pas de rémanente ou de diminution exagérée de la contraine,
ou un comportement hautement visqueux. Les matérieux qui
ISO 1826, Caoutchouc vulcanise - Délai entre vulcanisation et
ne répondent pas à ces critères peuvent entraîner des difficultés
essai - Spécifications.
considérables, tant du point de vue expérimental qu’interpréta-
tion. Par exemple, pour un caoutchouc qui présente un taux de
ISO 4648, Caoutchouc vulcanisé - Determination des dimen-
rémanente important pendant l’essai de fatigue, l’allongement
sions des éprouvettes et des produits en vue des essais.
d’essai sera mal défini et la durée de vie de fatigue est suscepti-
ble de différer notablement sous charge maximale constante et
ISO 4661, Caoutchouc - Préparation des éprouvettes.
sous allongement maximal constant; aucun travail de base ne
permet d’interpréter les résultats obtenus avec un tel caout-
ISO 4666, Caoutchouc vulcanise - Determination de l’éleva-
chouc, ou de les comparer avec ceux obtenus avec d’autres
tion de température et de la resistance a la fatigue dans les
caoutchouc. On peut considérer de facon générale qu’un
caoutchouc pour lequel la rémanente, établie conformément à essais aux flexomètres -
Partie I : Principes fondamen taux.
8.5 et 9.2, dépasse 10 % doit en principe entrer dans cette caté-
Partie 2: Flexometre à rotation.
gorie. Des considérations similaires s’appliquent lorsqu’il s’agit
Partie 3: Flexometre à compression.
d’autres changements du comportement élastique pendant
l’essai. ”
3 Définitions
II faut faire une distinction entre cet essai de fatigue et les essais
au flexomètre décrits dans I’ISO 4666/1 à 3, où la dégradation
Dans le cadre de la présente Norme internationale, les défini-
par fatigue se produit sous l’action simultanée de la contrainte
tions suivantes sont applicables.
et de la température.
3.1 durée de vie de fatigue: Nombre de cycles nécessaires
Par rapport aux essais de craquelage en flexion de Mattia et dé
propagation d’une entaille (voir ISO 132 et ISO 1331, cet essai pour rompre une éprouvette soumise à des déformations repé-
présente les avantages suivants. II donne des résultats quanti- tées sous un allongement imposé.
tatifs qui ne dépendent pas de l’interprétation de l’opérateur et
qui peuvent être enregistrés automatiquement. La déformation 3.2 fatigue de traction: Rupture, par propagation de cra-
initiale est nettement définie et peut être facilement modifiée quelures, d’un élément ou d’une éprouvette soumise a des
pour convenir à différentes explications.
déformations en traction répétées.
1
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ISO 6943-1984 (FI
4 Principe La durée de vie de fatigue étant sensible à la présence d’amor-
ces, il est essentiel que les emporte-pièces ou outils de découpe
Des éprouvettes en forme d’haltère ou d’anneau subissent des utilisés pour préparer les éprouvettes soient entretenus avec
déformations répétées en simple extension jusqu’à rupture. Les soin, afin que les arêtes de coupe soient tranchantes et non
éprouvettes sont relâchées à la déformation zéro pendant une ébréchées. Des essais de contrôle, sur un caoutchouc usuel,
partie de chaque cycle. Le nombre de cycles de déformation doivent être effectués régulièrement pour vérifier le tranchant.
jusqu’à rupture, défini comme étant la durée de vie de fatigue, Toute trace d’huile doit être éliminée de l’outil de découpe
est fonction de la déformation maximale et, le cas échéant, de après affûtage.
la contrainte ou de la densité d’énergie de déformation maxi-
males imposées pendant l’essai.
5.3 Marqueur
Si l’on utilise un marqueur pour tracer les traits repères sur les
5 Appareillage
éprouvettes haltères, il doit avoir deux bords parallèles. Ceux-ci
doivent être meulés pour être polis et droits, larges de 0,05 à
5.1 Machine d’essai de fatigue 0,lO mm au bord et biseautés à un angle qui ne soit pas supé-
rieur à 15O.
La machine d’essai de fatigue doit permettre un mouvement de
va-et-vient à une fréquence qui doit se situer normalement dans L’outil de marquage ne doit pas endommager la surface du
caoutchouc.
l’intervalle 1 à 5 Hz.
Pour les essais sur éprouvettes haltères, la machine doit être
5.4 Substance de marquage
munie de mâchoires qui serrent l’éprouvette assez solidement
pour l’empêcher de glisser, indépendamment de l’importance
La substance utilisée pour le marquage ne doit avoir aucun
de la déformation appliquée.
effet nocif sur le caoutchouc et avoir une couleur contrastante.
Pour les essais sur éprouvettes annulaires, chaque poste de la
5.5 Instruments de mesure
machine doit être équipé de deux paires de galets, dont l’une
est fixée au bâti de la machine et l’autre à la partie animée du
L’instrument de mesurage de l’épaisseur des éprouvettes haltè-
mouvement de va-et-vient. Pour minimiser le frottement, les
res (et de l’épaisseur axiale des éprouvettes annulaires) doit être
galets doivent être faits en acier inoxydable ou plaqué chromé,
conforme à I’ISO 4648, donc être principalement constitué d’un
bien polis, et munis de roulement à bille. La disposition des
comparateur à cadran micrométrique ayant un pied circulaire
galets doit être telle que les éprouvettes soient maintenues fer-
qui ne dépasse pas de la surface du caoutchouc où est effectué
mement en place sur les galets pendant toute la durée de
le mesurage; il doit exercer une pression de 22 + 5 kPal).
l’essai.
Des pieds à coulisse, microscope à déplacement ou autre
Le mouvement de la machine et la position des mâchoires ou
moyen approprié doivent être prévus pour mesurer les autres
des galets doivent être réglables pour permettre d’essayer toute
dimensions des éprouvettes. II est recommandé d’utiliser un tri-
une gamme de déformation. Dans tous les cas, l’éprouvette
boulet pour mesurer le diamètre intérieur et la circonférence
doit être ramenée à la déformation zéro pendant une partie de
intérieure des éprouvettes annulaires.
chaque cycle.
Les mâchoires ou les galets doivent de préférence être munis de
6 Éprouvettes
contacts, ou autres moyens de comptage pour enregistrer le
nombre de cycles à la rupture de chaque éprouvette.
6.1 Dimensions
Si l’on veut déterminer la contrainte maximale du cycle, il faut
Les éprouvettes normalisées doivent être des haltères ou des
prévoir des moyens manuels ou automatiques de mesurage de
la charge. Les caractéristiques de contraine-allongement et anneaux dont les dimensions sont dans les limites indiquées
ci-après. Toute éprouvette présentant des irrégularités ou des
l’énergie d’allongement dans les conditions d’essai peuvent être
déterminées pour des anneaux si l’on dispose d’un équipement imperfections doit être éliminée.
automatique pour mesurer la contrainte-déformation. Sinon, et
pour des éprouvettes haltères, les propriétés de contrainte-
6.1 .l Éprouvettes haltères
allongement peuvent être déterminées séparément à l’aide
d’une machine d’essai de traction conventionnelle.
Les éprouvettes haltères et les emporte-pièces utilisés pour les
découper doivent être tels que représentés à la figure 1. Les
emporte-pièces doivent avoir les dimensions indiquées dans le
5.2 Emporte-pièce et outils de découpe
tableau 1. La longueur de référence (distance entre les traits
repères tracés) doit être de 25 mm pour l’éprouvette du type 1
Tous les emporte-pièces et outils de découpe utilisés doivent
être fabriqués et entretenus conformément à I’ISO 4661. et de 20 mm pour celle du type 2. Les côtés parallèles de la par-
1) 1 kPa = 1 kN/m*
2
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ISO 69434984 (FI
tie ainsi délimitée doivent être équidistants du centre de dernier cas, on peut utiliser l’eau comme lubrifiant, mais il faut
l’éprouvette. Les attaches peuvent comporter des bourrelets minimiser le contact et laisser sécher à fond le caoutchouc
pour faciliter le positionnement. avant l’essai. On doit utiliser un support, comme pour les haltè-
res, et s’assurer de la même manière que la feuille est isotrope
NOTE - Les emporte-pièces sont identiques à ceux spécifiés pour les et homogène.
éprouvettes haltères type 1 et type 2 dans I’ISO 37 pour l’essai de
traction-allongement.
6.2 Nombre d’éprouvettes
L’épaisseur préférée pour les deux types d’haltères est de
1,5 + 0,2 mm. Dans aucune des haltères, l’épaisseur de la par- Le nombre d’éprouvettes nécessaires à la détermination de la
tie étroite ne doit s’écarter de plus de 2 % de la moyenne. Si durée de vie de fatigue à chaque déformation essayée dépend
l’on compare les résultats pour deux lots d’haltères, l’épaisseur du but de l’essai et de la variabilité inhérente des matériaux sou-
moyenne d’un lot doit être à 10 % près celle de l’autre. mis à l’examen. Au moins cinq éprouvettes doivent être soumi-
ses à l’essai dans le cas de mesurages effectués pour un con-
NOTE - La durée de vie de fatigue dépend de l’épaisseur del’éprou- trôle de qualité de routine sur des matériaux déjà bien caractéri-
vette et il a été démontré que c’est pour une épaisseur de 1,5 mm que
sées. Pour d’autres cas, et en particulier pour des caoutchoucs
la durée de vie est la moins sujette aux variations de cette dimension. Si
présentant une grande variabilité, il peut être nécessaire d’utili-
nécessaire, on peut utiliser une autre épaisseur, soit 2,0 + 0,2 mm, à
ser un grand nombre d’éprouvettes pour obtenir un résultat
condition de l’indiquer dans le procès-verbal d’essai, mais il se peut
représentatif (voir 9.1).
alors que les résultats soient différents.
Il peut être nécessaire d’utiliser des éprouvettes supplémentai-
Les haltères doivent être découpés dans la feuille à l’aide d’un
res pour déterminer la contrainte, la densité d’énergie de défor-
emporte-pièce et d’un seul coup. Le caoutchouc doit être posé
mation et la rémanente produite pendant l’essai.
sur une plaque d’un matériau légèrement souple (par exemple
carton ou polyéthylène) placé sur une surface plane et rigide; la
partie de la plaque support située sous l’emporte-pièce ne doit
63 . Stockage et conditionnement
comporter ni coupures ni autres imperfections. II est indispen-
sable de s’assurer que le caoutchouc est isotrope et ne com-
Quel que soit le but des essais, le délai minimal entre vulcanisa-
porte aucune contrainte intrinsèque (dans le cas contraire, il se
tion et essai doit être de 16 h, conformément à I’ISO 1826; le
produirait des variations très importantes de la durée de vie de
délai maximal doit être de 4 semaines, sauf si des circonstances
fatigue); s’il existe le moindre doute, faire des essais de
particulières en décident autrement (par exemple l’étude de
contrainte-déformation et des essais de fatigue avec des éprou-
l’influence du vieillissement).
vettes découpées dans des directions différentes ou en des
points différents de la feuille. Toute feuille présentant de telles
Les feuilles d’essai et les éprouvettes doivent être stockées à
imperfections doit être éliminée, sauf s’il s’agit d’examiner les
l’obscurité à une température normale de laboratoire (voir
effets de I’anisotropie ou du ((grain», auquel cas leur impor-
ISO 471). Elles ne doivent jamais venir au contact de feuilles
tance et leur direction doivent être spécifiées et indiquées dans
d’essai et d’éprouvettes ayant une composition différente.
le procès-verbal d’essai.
Cette condition est indispendable pour empêcher les additifs
qui peuvent affecter la durée de vie de fatigue, comme les
antioxydants, de migrer d’un vulcanisat dans les vulcanisats
6.1.2 Éprouvettes annulaires voisins.
L’éprouvette annulaire normalisée doit avoir un diamètre nomi- Pour des essais à une température normale de laboratoire, les
nal intérieur de 44,6 mm et extérieur de 52,6 mm, ce qui donne éprouvettes doivent être conditionnées à ladite température
une largeur radiale nominale de 4 mm; la largeur radiale ne doit durant un minimum de 3 h juste avant l’essai (conformément à
pas s’en écarter de plus de 0,2 mm. L’épaisseur axiale doit être I’ISO 471). Pour des essais à d’autres températures, les éprou-
de 1,5 + 0,2 mm et aucun des anneaux ne doit avoir une vettes doivent être conditionnées à la température d’essai juste
épaisseur s’écartant de la moyenne de plus de 2 %.
avant l’essai pendant une durée suffisante pour atteindre I’équi-
libre de température.
NOTE - En ce qui concerne les diamètres intérieurs et extérieurs, et la
tolérance sur la largeur radiale, l’éprouvette annulaire normalisée est
Pour des essais comparatifs, la durée et la température de stoc-
identique à l’éprouvette anneau à dimensions normales spécifiée dans
kage ainsi que le conditionnement doivent être identiques.
I’ISO 37.
D’autres épaisseurs axiales et largeurs radiales peuvent être utilisées, à
7 Conditions d’essai
condition de les indiquer dans le procès-verbal d’essai. Ces variantes
comprennent une épaisseur axiale de 2,0 + 0,2 mm et l’emploi d’un
anneau de 2,0 -t 0,2 mm de largeur radiale et de 3,0 + 0,2 mm
7.1 Déformations d’essai
d’épaisseur axiale, celle-ci étant découpée dans une plaque de 3 mm
d’épaisseur, ou coupée en deux dans une plaque de 6 mm d’épaisseur.
Le choix et le nombre de déformations dépend de l’objectif ou
Noter qu’un changement dans les dimensions peut modifier la distribu-
de l’application. Pour les éprouvettes ramenées à la déforma-
tion des contraintes dans la section transversale de l’éprouvette défor-
tion zéro, la déformation d’essai est la déformation initiale
mée et donc conduire à des résultats différents. Les comparaisons ne
maximale imposée pendant le cycle et, dans de nombreux cas,
doivent être faites qu’entre des éprouvettes de mêmes dimensions.
elle se situera dans l’intervalle d’allongement 50 % à 125 %.
Des déformations plus faibles ou plus élevées peuvent être utili-
Les anneaux doivent être préparés dans une feuille, soit à
u couteau rotatif; dans ce sées.
l’emporte-piéce, soit par découpage a
3
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ISO 69434984 (F)
II est fortement recommandé d’effectuer des essais à plusieurs l’éprouvette à l’état non déformé et qui ne doit pas avoir été
déformations d’essai, de manière à pouvoir déterminer la varia- déformée auparavant. Les traits repères ne doivent pas avoir
tion de la durée de vie de fatigue en fonction de la déformation plus de 0,5 mm de largeur et doivent être tracés sur la partie
et, si nécessaire, de la contrainte maximale ou de la densité étroite de l’éprouvette et faire des angles droits avec les bords
d’énergie de déformation imposées pendant le cycle. A cet de celle-ci et être équidistants de son centre.
effet, il est recommandé d’utiliser au moins quatre déforma-
tions d’essai. Les intervalles de déformation nécessaires dépen-
8.2 Mesurage des éprouvettes
dant alors de la plage couverte et de la vitesse à laquelle la
durée de vie de fatigue varie avec la déformation située dans
8.2.1 Éprouvettes haltères
cette plage; à titre indicatif, on suggère des intervalles de
25 %, mais des intervalles plus étroits ou plus larges peuvent
Mesurer l’épaisseur de chaque éprouvette en son centre et à
être utilisés. II est recommandé de faire tout d’abord l’essai à la
chaque extrémité de la longueur de référence, à l’aide de la
déformation maximale la plus élevée et de diminuer ensuite pro-
jauge d’épaisseur décrite en 5.5. La largeur de l’éprouvette doit
gressivement la déformation d’essai.
être supposée égale à la largeur entre les arêtes de coupe de la
partie centrale étroite de l’emporte-pièce. Dans ce cas, la lar-
L’éprouvette doit revenir à la déformation zéro pendant une
geur de cette partie de l’emporte-pièce doit être mesurée à
partie de chaque cycle.
0,05 mm près. Utiliser la valeur moyenne de chaque série de
mesures pour calculer l’aire de la section transversale.
7.2 Fréquence d’essai
A l’aide de pieds à coulisse ou d’autres moyens, mesurer la dis-
La fréquence des cycles doit être normalement de 1 à 5 Hz,
tance entre les milieux des traits repères à 0,2 mm près.
mais d’autres fréquences peuvent être utilisées pour des objec-
L’éprouvette doit être à l’état non déformé et ne doit pas avoir
tifs particuliers.
été déformée avant le mesurage.
Pour des essais comparatifs, la fréquence doit être la même.
8.2.2 Éprouvettes annulaires
NOTE - On a trouvé que la du rée de vie de fatigue n’est pas très
Mesurer la largeur radiale et l’épaisseur axiale en six points
5 Hz.
influencée par la fréquence dans l’intervalle là
approximativement équidistants sur le pourtour de l’anneau, à
l’aide des instruments décrits en 5.5. Utiliser la valeur moyenne
7.3 Température d’essai
de chaque série de mesures pour calculer l’aire de la section
transversale.
Les essais doivent normalement être effectués à une tempéra-
ture normale de laboratoire. Si besoin est, pour des applica-
Mesurer le diamètre intérieur à 0,2 mm près, de préférence au
tions particulières, on peut utiliser d’autres températures qui
moyen d’un triboulet approprié. La circonférence intérieure ini-
doivent toutefois être choisies dans la liste donnée dans
tiale à l’état non déformé Z, et la circonférence moyenne Z doi-
I’ISO 471.
vent être calculées suivant les équations
NOTE - Il est nécessaire d’être prudent quant à l’emploi d’une tempé-
= n di
10
rature extrême; par exemple, aux températures élevées, la rémanente
développée pendant les cycles peut être très importante et influencer
beaucoup les résultats.
où
7.4 Atmosphère d’essai
di est le diamètre intérieur;
Normalement, l’essai ne doit pas être effectué dans une pièce
W, est la largeur radiale.
où se trouve un appareil générateur d’ozone, comme par exem-
ple une lampe fluorescente, ou dans laquelle pour toute autre
8.3 Mise en place des épro uvettes dans la
raison, la concentration d’ozone est supérieure à celle de l’air
machine d’es Isai de fati
normal en intérieur. Le moteur utilisé pour entraîner la machine we
d’essai doit être d’un type non générateur d’ozone.
8.3.1 Éprouvettes haltères
NOTE - II est conseillé de faire des vérifications périodiques pour
s’assurer que le taux volumique d’ozone ambiante est de préférence
Insérer chaque éprouvette, à l’état non déformé, dans les
inférieure à 1 partie pour 10 millions de parties d’air: Lorsque ces condi-
mâchoires de la machine d’essai. Prendre soin de ne pas trop
tions sont respectées, la durée de vie de fatigue n’est pas notablement
serrer les mâchoires; sinon, il pourrait se produire une rupture
influencée par la concentration d’ozone, sauf aux déformations voisi-
prématurée au niveau de la partie fixée de l’éprouvette. Amener
nes de, ou inférieures à la limite de fatigue mécanique du matériau à
la partie va-et-vient de la machine à la position d’allongement
l’essai (voir l’annexe).
maximal, et régler les mâchoires de sorte que les traits repères
tracés sur les éprouvettes soient distants de la valeur voulue. La
8 Mode opératoire déformation maximale nominale ne doit pas être dépassée pen-
dant le réglage. Faire un réglage final 1 min après application de
8.1 Marquage des éprouvettes haltères la déformation. Le mesurage doit être effectué, à l’aide de pieds
,
à coulisse ou autres moyens, à une précision telle que la défor-
Tracer, sur chaque éprouvette, d es traits repères à l’aide du mation maximale initiale soit dans les limites de + 2 % (abso-
marqueur décrit en 5.3 et 5.4. Ces traits doivent être tracés sur lus) de la valeur nominale.
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ISO 69434964 (FI
La distance requise entre les traits repères est donnée par la lement, cette dernière se produit très rapidement au début de
formule l’essai et diminue progressivement ensuite. Si la rémanente est
élevée, la durée de vie de fatigue peut être trés augmentée et
les résultats peuvent être erronés. Dans la cas d’éprouvettes
haltères, il peut aussi se produire des changements de la lon-
gueur de référence maximale en raison de la diminution de la
contrainte, et de la rémanente.
où
La rémanente et les variations de la longueur d’essai doivent
e est la déformation maximale initiale requise, exprimée en
donc être déterminées par une méthode appropriée, et les
pourcentage;
déformations d’essai indiquées dans le procès-verbal d’essai
doivent être corrigées conformément à 9.3. La rémanente ne
I, est la longueur de référence initiale à l’état non déformé.
doit pas être compensée pendant l’essai de fatigue.
Par exemple, pour une déformation de 100 %, la distance
Le mode opératoire suivant est recommandé. Si l’on utilise une
requise est égale au double de la longueur de référence initiale à
méthode différente, l’indiquer dans le procès-verbal d’essai.
l’état non déformé.
Pour chaque déformation d’essai, placer deux éprouvettes dans
Amener la partie va-et-vient de la machine à la position de sépa-
la machine d’essai de fatigue pour 1 x 103 cycles et arrêter
ration minimale des mâchoires et mesurer de nouveau la lon-
alors la machine dans une position telle que l’une des éprouvet-
gueur de référence. L’éprouvette doit être revenue à l’état non
tes soit à l’état non contraint. Après 1 min, mesurer la longueur
déformé.
d’essai, à l’état non déformé, de cette éprouvette. Dans le cas
des éprouvettes haltères, le mesurage doit être effectué avec
8.3.2 Éprouvettes annulaires
l’éprouvette montée sur la machine que l’on doit actionner à la
main pour que l’éprouvette soit juste à l’état non contraint.
Régler la machine à l’allongement maximal requis, de sorte
Dans le cas des éprouvettes annulaires, l’éprouvette doit être
qu’une ligne passant sur le pourtour des galets ait la longueur
retirée de la machine et mesurée à l’aide d’un triboulet ou d’un
requise dans les limites de précision spécifiée pour les haltères
autre moyen approprié. Pour les anneaux, la rémanente peut
en 8.3.1. Déplacer alors la partie va-et-vient de la machine, de
encore être mesurée sur la machine en utilisant un dispositif de
sorte que l’éprouvette puisse être montée à l’état non déformé.
mesure automatique force-allongement.
La longueur correspondant à la déformation maximale requise
Mettre en route la machine pendant encore 100 cycles et répé-
est donnée par la formule
ter le mode opératoire qui vient d’être décrit pour l’autre éprou-
vette.
e + 100
- 4l
Si nécessaire, remettre les éprouvettes dans la machine et répé-
100
( >
ter tout le mode opératoire après un total de 1 x 104 cycles et
après chaque multiple de dix suivant pendant la durée de vie
où I, est la circonférence intérieure initiale à l’état non
des éprouvettes (c’est-à-dire aprés 1 x 105, 1 x 106 cycles,
déformé.
etc.).
NOTE - Lorsqu’on utilise l’épaisseur préférée, soit 1 le diamè-
‘5 mm,
Pour mesurer la variation de l’allongement de référence maxi-
tre intérieur de l’éprouvette annulaire sera très voisin de celui de l’outil
de découpe. Les positions des galets de la machine d’essai peuvent mal des éprouvettes haltères, utiliser le même mode opératoire
aussi être réglées dans ce cas en fonction de la déformation.
que celui utilisé pour déterminer la rémanente, mais la machine
étant en position de séparation maximale.
84 . Détermination de la durée de vie de fatigue
8.6 Mesurage de la contrainte maximale et de la
Lorsque les éprouvettes ont été montées, mettre la machine en
densité d’énergie de déformation maximale
marche et noter le nombre de cycles à la rupture, pour chaque
éprouvette.
Dans plusieurs cas, il sera souhaitable d’exprimer la durée de
vie de fatigue en fonction de la contrainte maximale appliquée
En variante, s’il n’est pas nécessaire de mesurer la variabilité de
ou de la densité d’énergie de déformation maximale (voir
la durée de vie de fatigue, l’essai peut être arrêté avant que tou-
l’annexe). Si ces paramétres sont nécessaires, il est recom-
tes les éprouvettes se soient rompues, pourvu toutefois qu’il
mandé de mesurer le comportement de contrainte-déformation
s’en soit rompu une quantité suffisante pour calculer la durée
à la fois au stade initial et pendant l’essai de fatigue; comme la
de vie de fatigue médiane (voir 9.1). II est recommandé, si les
déformation maximale, la contrainte maximale et la densité
éprouvettes ne sont pas rompues après 2 x 106 cycles, d’arrê-
d’énergie de déformation maximale varient au cours de l’essai
ter l’essai, sauf s’il existe une raison précise de le poursuivre.
en raison des effets de rémanente, de la diminution de con-
trainte et autres facteurs. Si l’on fait ces mesurages, on doit uti-
8.5 Mesurage de la rémanente et de la
liser une éprouvette pour chacun des matériaux d’essai à cha-
déformation maximale après l’essai que déformation d’essai.
La longueur d’une éprouvette à l’état non déformé augmente Un dispositif de mesure automatique force-allongement est
pendant l’essai de fatigue en raison de la rémanente. Habituel- préférable, car il permet de suivre les variations de force maxi-
5
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 69434984 (FI
male tant pour les éprouvettes haltères que pour les éprouvet- Dans de nombreux cas, il est souhaitable de porter les résultats
tes annulaires pendant tout l’essai de fatigue et, dans le cas des sur un graphique représentant la durée de vie de fatigue en
il permet aussi d’obtenir la densité
éprouvettes annulaires, fonction de la contrainte, de la déformation ou de la densité
d’énergie de déformation à la fréquence d’essai.
d’énergie de déformation maximales. II est recommandé d’utili-
ser une échelle logarithmique pour la durée de vie de fatigue.
Les propriétés de contrainte-déformation peuvent encore Pour la déformation, il est généralement préférable d’utiliser
s’obtenir à partir d’un essai de force-allongement quasi stati- une échelle linéaire. Un graphique de la durée de vie de fatigue
que, soit manuellement, soit avec une machine. Le mode opé- par rapport à la densité d’énergie de déformation maximale sur
ratoire suivant est recommandé.
échelles logarithmiques doubles donnera souvent une relation
linéaire sur un tr
...
Norme internationale
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION.ME~YHAPO~HAR OPrAHM3Al&4R fl0 CTAH~APTM3Al@lM@ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Caoutchouc vulcanisé - Détermination de la fatigue en
traction
Rubber, vulcanized - Determina tion of tension fatigue
Première édition - 1984-12-15
û CDU 687.063 : 620.178.3 Réf. no : ISO 69434984 (FI
Y
Descripteurs : caoutchouc, caoutchouc vulcanisé, essai, essai de fatigue, essai de traction, détermination, résistance à la fatigue.
I
f
Prix bas6 sur 12 pages
---------------------- Page: 1 ----------------------
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I’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 gouverne-
mentales, en liaison avec I’ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requiérent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 6943 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 45,
Élastomères et produits à base d’élastomères.
0 Organisation internationale de normalisation, 1984
Imprimé en Suisse
---------------------- Page: 2 ----------------------
a
NORME INTERNATIONALE
ISO 69434984 (FI
Caoutchouc vulcanisé - Détermination de la fatigue en
traction
II est nécessaire d’être très prudent lorsqu’on tente de relier les
1 Objet et domaine d’application
résultats des essais normalisés aux performances en service,
La présente Norme internationale décrit une méthode d’essai
étant donné que la résistance à la fatigue comparative de diffé-
pour déterminer la résistance des caoutchouc vulcanisés à la rents vulcanisats peut varier selon les conditions d’essai utili-
fatigue sous déformations en tractions répétées, la taille de sées et selon la base servant à comparer les résultats . Des indi-
l’éprouvette et la fréquence des cycles étant telles qu’il y a peu
cations sur le choix des conditions d’essai et sur l’interprétation
ou pas d’augmentation de la température. Dans ces conditions, sont données dans l’annexe.
la rupture résulte de la propagation d’une craquelure qui finale-
ment rompt l’éprouvette.
2 Références
La méthode est limitée à des déformations répétées dans les-
ISO 37, Caoutchouc vulcanisé - Essai de traction-
quelles l’éprouvette est relâchée à la déformation zéro pendant
allongement.
une partie de chaque cycle. Des phénomènes de fatigue analo-
gues peuvent se produire sous des déformations répétées qui
ISO 132, &Iastomères vulcanises - Determination de /a résis-
ne passent pas pour une déformation zéro et aussi, dans cer-
tance au craquelage par flexion (machine du type De Mattial.
tains caoutchoucs, sous déformation statique, mais la présente
Norme internationale ne s’applique pas à ces conditions.
g
ISO 133, Caoutchouc vulcanisé - Détermination de la résis-
tance au développement d’une craquelure (De Mattia).
La méthode est appropriée pour les caoutchoucs qui ont des
propriétés de contrainte-déformation raisonnablement stables,
ISO 471, Caoutchouc - Températures, humidités et durées
du moins après une certaine durée de fatigue, et ne présentent
normales pour le conditionnement et l’essai des éprouvettes.
pas de rémanente ou de diminution exagérée de la contraine,
ou un comportement hautement visqueux. Les matérieux qui
ISO 1826, Caoutchouc vulcanise - Délai entre vulcanisation et
ne répondent pas à ces critères peuvent entraîner des difficultés
essai - Spécifications.
considérables, tant du point de vue expérimental qu’interpréta-
tion. Par exemple, pour un caoutchouc qui présente un taux de
ISO 4648, Caoutchouc vulcanisé - Determination des dimen-
rémanente important pendant l’essai de fatigue, l’allongement
sions des éprouvettes et des produits en vue des essais.
d’essai sera mal défini et la durée de vie de fatigue est suscepti-
ble de différer notablement sous charge maximale constante et
ISO 4661, Caoutchouc - Préparation des éprouvettes.
sous allongement maximal constant; aucun travail de base ne
permet d’interpréter les résultats obtenus avec un tel caout-
ISO 4666, Caoutchouc vulcanise - Determination de l’éleva-
chouc, ou de les comparer avec ceux obtenus avec d’autres
tion de température et de la resistance a la fatigue dans les
caoutchouc. On peut considérer de facon générale qu’un
caoutchouc pour lequel la rémanente, établie conformément à essais aux flexomètres -
Partie I : Principes fondamen taux.
8.5 et 9.2, dépasse 10 % doit en principe entrer dans cette caté-
Partie 2: Flexometre à rotation.
gorie. Des considérations similaires s’appliquent lorsqu’il s’agit
Partie 3: Flexometre à compression.
d’autres changements du comportement élastique pendant
l’essai. ”
3 Définitions
II faut faire une distinction entre cet essai de fatigue et les essais
au flexomètre décrits dans I’ISO 4666/1 à 3, où la dégradation
Dans le cadre de la présente Norme internationale, les défini-
par fatigue se produit sous l’action simultanée de la contrainte
tions suivantes sont applicables.
et de la température.
3.1 durée de vie de fatigue: Nombre de cycles nécessaires
Par rapport aux essais de craquelage en flexion de Mattia et dé
propagation d’une entaille (voir ISO 132 et ISO 1331, cet essai pour rompre une éprouvette soumise à des déformations repé-
présente les avantages suivants. II donne des résultats quanti- tées sous un allongement imposé.
tatifs qui ne dépendent pas de l’interprétation de l’opérateur et
qui peuvent être enregistrés automatiquement. La déformation 3.2 fatigue de traction: Rupture, par propagation de cra-
initiale est nettement définie et peut être facilement modifiée quelures, d’un élément ou d’une éprouvette soumise a des
pour convenir à différentes explications.
déformations en traction répétées.
1
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ISO 6943-1984 (FI
4 Principe La durée de vie de fatigue étant sensible à la présence d’amor-
ces, il est essentiel que les emporte-pièces ou outils de découpe
Des éprouvettes en forme d’haltère ou d’anneau subissent des utilisés pour préparer les éprouvettes soient entretenus avec
déformations répétées en simple extension jusqu’à rupture. Les soin, afin que les arêtes de coupe soient tranchantes et non
éprouvettes sont relâchées à la déformation zéro pendant une ébréchées. Des essais de contrôle, sur un caoutchouc usuel,
partie de chaque cycle. Le nombre de cycles de déformation doivent être effectués régulièrement pour vérifier le tranchant.
jusqu’à rupture, défini comme étant la durée de vie de fatigue, Toute trace d’huile doit être éliminée de l’outil de découpe
est fonction de la déformation maximale et, le cas échéant, de après affûtage.
la contrainte ou de la densité d’énergie de déformation maxi-
males imposées pendant l’essai.
5.3 Marqueur
Si l’on utilise un marqueur pour tracer les traits repères sur les
5 Appareillage
éprouvettes haltères, il doit avoir deux bords parallèles. Ceux-ci
doivent être meulés pour être polis et droits, larges de 0,05 à
5.1 Machine d’essai de fatigue 0,lO mm au bord et biseautés à un angle qui ne soit pas supé-
rieur à 15O.
La machine d’essai de fatigue doit permettre un mouvement de
va-et-vient à une fréquence qui doit se situer normalement dans L’outil de marquage ne doit pas endommager la surface du
caoutchouc.
l’intervalle 1 à 5 Hz.
Pour les essais sur éprouvettes haltères, la machine doit être
5.4 Substance de marquage
munie de mâchoires qui serrent l’éprouvette assez solidement
pour l’empêcher de glisser, indépendamment de l’importance
La substance utilisée pour le marquage ne doit avoir aucun
de la déformation appliquée.
effet nocif sur le caoutchouc et avoir une couleur contrastante.
Pour les essais sur éprouvettes annulaires, chaque poste de la
5.5 Instruments de mesure
machine doit être équipé de deux paires de galets, dont l’une
est fixée au bâti de la machine et l’autre à la partie animée du
L’instrument de mesurage de l’épaisseur des éprouvettes haltè-
mouvement de va-et-vient. Pour minimiser le frottement, les
res (et de l’épaisseur axiale des éprouvettes annulaires) doit être
galets doivent être faits en acier inoxydable ou plaqué chromé,
conforme à I’ISO 4648, donc être principalement constitué d’un
bien polis, et munis de roulement à bille. La disposition des
comparateur à cadran micrométrique ayant un pied circulaire
galets doit être telle que les éprouvettes soient maintenues fer-
qui ne dépasse pas de la surface du caoutchouc où est effectué
mement en place sur les galets pendant toute la durée de
le mesurage; il doit exercer une pression de 22 + 5 kPal).
l’essai.
Des pieds à coulisse, microscope à déplacement ou autre
Le mouvement de la machine et la position des mâchoires ou
moyen approprié doivent être prévus pour mesurer les autres
des galets doivent être réglables pour permettre d’essayer toute
dimensions des éprouvettes. II est recommandé d’utiliser un tri-
une gamme de déformation. Dans tous les cas, l’éprouvette
boulet pour mesurer le diamètre intérieur et la circonférence
doit être ramenée à la déformation zéro pendant une partie de
intérieure des éprouvettes annulaires.
chaque cycle.
Les mâchoires ou les galets doivent de préférence être munis de
6 Éprouvettes
contacts, ou autres moyens de comptage pour enregistrer le
nombre de cycles à la rupture de chaque éprouvette.
6.1 Dimensions
Si l’on veut déterminer la contrainte maximale du cycle, il faut
Les éprouvettes normalisées doivent être des haltères ou des
prévoir des moyens manuels ou automatiques de mesurage de
la charge. Les caractéristiques de contraine-allongement et anneaux dont les dimensions sont dans les limites indiquées
ci-après. Toute éprouvette présentant des irrégularités ou des
l’énergie d’allongement dans les conditions d’essai peuvent être
déterminées pour des anneaux si l’on dispose d’un équipement imperfections doit être éliminée.
automatique pour mesurer la contrainte-déformation. Sinon, et
pour des éprouvettes haltères, les propriétés de contrainte-
6.1 .l Éprouvettes haltères
allongement peuvent être déterminées séparément à l’aide
d’une machine d’essai de traction conventionnelle.
Les éprouvettes haltères et les emporte-pièces utilisés pour les
découper doivent être tels que représentés à la figure 1. Les
emporte-pièces doivent avoir les dimensions indiquées dans le
5.2 Emporte-pièce et outils de découpe
tableau 1. La longueur de référence (distance entre les traits
repères tracés) doit être de 25 mm pour l’éprouvette du type 1
Tous les emporte-pièces et outils de découpe utilisés doivent
être fabriqués et entretenus conformément à I’ISO 4661. et de 20 mm pour celle du type 2. Les côtés parallèles de la par-
1) 1 kPa = 1 kN/m*
2
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ISO 69434984 (FI
tie ainsi délimitée doivent être équidistants du centre de dernier cas, on peut utiliser l’eau comme lubrifiant, mais il faut
l’éprouvette. Les attaches peuvent comporter des bourrelets minimiser le contact et laisser sécher à fond le caoutchouc
pour faciliter le positionnement. avant l’essai. On doit utiliser un support, comme pour les haltè-
res, et s’assurer de la même manière que la feuille est isotrope
NOTE - Les emporte-pièces sont identiques à ceux spécifiés pour les et homogène.
éprouvettes haltères type 1 et type 2 dans I’ISO 37 pour l’essai de
traction-allongement.
6.2 Nombre d’éprouvettes
L’épaisseur préférée pour les deux types d’haltères est de
1,5 + 0,2 mm. Dans aucune des haltères, l’épaisseur de la par- Le nombre d’éprouvettes nécessaires à la détermination de la
tie étroite ne doit s’écarter de plus de 2 % de la moyenne. Si durée de vie de fatigue à chaque déformation essayée dépend
l’on compare les résultats pour deux lots d’haltères, l’épaisseur du but de l’essai et de la variabilité inhérente des matériaux sou-
moyenne d’un lot doit être à 10 % près celle de l’autre. mis à l’examen. Au moins cinq éprouvettes doivent être soumi-
ses à l’essai dans le cas de mesurages effectués pour un con-
NOTE - La durée de vie de fatigue dépend de l’épaisseur del’éprou- trôle de qualité de routine sur des matériaux déjà bien caractéri-
vette et il a été démontré que c’est pour une épaisseur de 1,5 mm que
sées. Pour d’autres cas, et en particulier pour des caoutchoucs
la durée de vie est la moins sujette aux variations de cette dimension. Si
présentant une grande variabilité, il peut être nécessaire d’utili-
nécessaire, on peut utiliser une autre épaisseur, soit 2,0 + 0,2 mm, à
ser un grand nombre d’éprouvettes pour obtenir un résultat
condition de l’indiquer dans le procès-verbal d’essai, mais il se peut
représentatif (voir 9.1).
alors que les résultats soient différents.
Il peut être nécessaire d’utiliser des éprouvettes supplémentai-
Les haltères doivent être découpés dans la feuille à l’aide d’un
res pour déterminer la contrainte, la densité d’énergie de défor-
emporte-pièce et d’un seul coup. Le caoutchouc doit être posé
mation et la rémanente produite pendant l’essai.
sur une plaque d’un matériau légèrement souple (par exemple
carton ou polyéthylène) placé sur une surface plane et rigide; la
partie de la plaque support située sous l’emporte-pièce ne doit
63 . Stockage et conditionnement
comporter ni coupures ni autres imperfections. II est indispen-
sable de s’assurer que le caoutchouc est isotrope et ne com-
Quel que soit le but des essais, le délai minimal entre vulcanisa-
porte aucune contrainte intrinsèque (dans le cas contraire, il se
tion et essai doit être de 16 h, conformément à I’ISO 1826; le
produirait des variations très importantes de la durée de vie de
délai maximal doit être de 4 semaines, sauf si des circonstances
fatigue); s’il existe le moindre doute, faire des essais de
particulières en décident autrement (par exemple l’étude de
contrainte-déformation et des essais de fatigue avec des éprou-
l’influence du vieillissement).
vettes découpées dans des directions différentes ou en des
points différents de la feuille. Toute feuille présentant de telles
Les feuilles d’essai et les éprouvettes doivent être stockées à
imperfections doit être éliminée, sauf s’il s’agit d’examiner les
l’obscurité à une température normale de laboratoire (voir
effets de I’anisotropie ou du ((grain», auquel cas leur impor-
ISO 471). Elles ne doivent jamais venir au contact de feuilles
tance et leur direction doivent être spécifiées et indiquées dans
d’essai et d’éprouvettes ayant une composition différente.
le procès-verbal d’essai.
Cette condition est indispendable pour empêcher les additifs
qui peuvent affecter la durée de vie de fatigue, comme les
antioxydants, de migrer d’un vulcanisat dans les vulcanisats
6.1.2 Éprouvettes annulaires voisins.
L’éprouvette annulaire normalisée doit avoir un diamètre nomi- Pour des essais à une température normale de laboratoire, les
nal intérieur de 44,6 mm et extérieur de 52,6 mm, ce qui donne éprouvettes doivent être conditionnées à ladite température
une largeur radiale nominale de 4 mm; la largeur radiale ne doit durant un minimum de 3 h juste avant l’essai (conformément à
pas s’en écarter de plus de 0,2 mm. L’épaisseur axiale doit être I’ISO 471). Pour des essais à d’autres températures, les éprou-
de 1,5 + 0,2 mm et aucun des anneaux ne doit avoir une vettes doivent être conditionnées à la température d’essai juste
épaisseur s’écartant de la moyenne de plus de 2 %.
avant l’essai pendant une durée suffisante pour atteindre I’équi-
libre de température.
NOTE - En ce qui concerne les diamètres intérieurs et extérieurs, et la
tolérance sur la largeur radiale, l’éprouvette annulaire normalisée est
Pour des essais comparatifs, la durée et la température de stoc-
identique à l’éprouvette anneau à dimensions normales spécifiée dans
kage ainsi que le conditionnement doivent être identiques.
I’ISO 37.
D’autres épaisseurs axiales et largeurs radiales peuvent être utilisées, à
7 Conditions d’essai
condition de les indiquer dans le procès-verbal d’essai. Ces variantes
comprennent une épaisseur axiale de 2,0 + 0,2 mm et l’emploi d’un
anneau de 2,0 -t 0,2 mm de largeur radiale et de 3,0 + 0,2 mm
7.1 Déformations d’essai
d’épaisseur axiale, celle-ci étant découpée dans une plaque de 3 mm
d’épaisseur, ou coupée en deux dans une plaque de 6 mm d’épaisseur.
Le choix et le nombre de déformations dépend de l’objectif ou
Noter qu’un changement dans les dimensions peut modifier la distribu-
de l’application. Pour les éprouvettes ramenées à la déforma-
tion des contraintes dans la section transversale de l’éprouvette défor-
tion zéro, la déformation d’essai est la déformation initiale
mée et donc conduire à des résultats différents. Les comparaisons ne
maximale imposée pendant le cycle et, dans de nombreux cas,
doivent être faites qu’entre des éprouvettes de mêmes dimensions.
elle se situera dans l’intervalle d’allongement 50 % à 125 %.
Des déformations plus faibles ou plus élevées peuvent être utili-
Les anneaux doivent être préparés dans une feuille, soit à
u couteau rotatif; dans ce sées.
l’emporte-piéce, soit par découpage a
3
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ISO 69434984 (F)
II est fortement recommandé d’effectuer des essais à plusieurs l’éprouvette à l’état non déformé et qui ne doit pas avoir été
déformations d’essai, de manière à pouvoir déterminer la varia- déformée auparavant. Les traits repères ne doivent pas avoir
tion de la durée de vie de fatigue en fonction de la déformation plus de 0,5 mm de largeur et doivent être tracés sur la partie
et, si nécessaire, de la contrainte maximale ou de la densité étroite de l’éprouvette et faire des angles droits avec les bords
d’énergie de déformation imposées pendant le cycle. A cet de celle-ci et être équidistants de son centre.
effet, il est recommandé d’utiliser au moins quatre déforma-
tions d’essai. Les intervalles de déformation nécessaires dépen-
8.2 Mesurage des éprouvettes
dant alors de la plage couverte et de la vitesse à laquelle la
durée de vie de fatigue varie avec la déformation située dans
8.2.1 Éprouvettes haltères
cette plage; à titre indicatif, on suggère des intervalles de
25 %, mais des intervalles plus étroits ou plus larges peuvent
Mesurer l’épaisseur de chaque éprouvette en son centre et à
être utilisés. II est recommandé de faire tout d’abord l’essai à la
chaque extrémité de la longueur de référence, à l’aide de la
déformation maximale la plus élevée et de diminuer ensuite pro-
jauge d’épaisseur décrite en 5.5. La largeur de l’éprouvette doit
gressivement la déformation d’essai.
être supposée égale à la largeur entre les arêtes de coupe de la
partie centrale étroite de l’emporte-pièce. Dans ce cas, la lar-
L’éprouvette doit revenir à la déformation zéro pendant une
geur de cette partie de l’emporte-pièce doit être mesurée à
partie de chaque cycle.
0,05 mm près. Utiliser la valeur moyenne de chaque série de
mesures pour calculer l’aire de la section transversale.
7.2 Fréquence d’essai
A l’aide de pieds à coulisse ou d’autres moyens, mesurer la dis-
La fréquence des cycles doit être normalement de 1 à 5 Hz,
tance entre les milieux des traits repères à 0,2 mm près.
mais d’autres fréquences peuvent être utilisées pour des objec-
L’éprouvette doit être à l’état non déformé et ne doit pas avoir
tifs particuliers.
été déformée avant le mesurage.
Pour des essais comparatifs, la fréquence doit être la même.
8.2.2 Éprouvettes annulaires
NOTE - On a trouvé que la du rée de vie de fatigue n’est pas très
Mesurer la largeur radiale et l’épaisseur axiale en six points
5 Hz.
influencée par la fréquence dans l’intervalle là
approximativement équidistants sur le pourtour de l’anneau, à
l’aide des instruments décrits en 5.5. Utiliser la valeur moyenne
7.3 Température d’essai
de chaque série de mesures pour calculer l’aire de la section
transversale.
Les essais doivent normalement être effectués à une tempéra-
ture normale de laboratoire. Si besoin est, pour des applica-
Mesurer le diamètre intérieur à 0,2 mm près, de préférence au
tions particulières, on peut utiliser d’autres températures qui
moyen d’un triboulet approprié. La circonférence intérieure ini-
doivent toutefois être choisies dans la liste donnée dans
tiale à l’état non déformé Z, et la circonférence moyenne Z doi-
I’ISO 471.
vent être calculées suivant les équations
NOTE - Il est nécessaire d’être prudent quant à l’emploi d’une tempé-
= n di
10
rature extrême; par exemple, aux températures élevées, la rémanente
développée pendant les cycles peut être très importante et influencer
beaucoup les résultats.
où
7.4 Atmosphère d’essai
di est le diamètre intérieur;
Normalement, l’essai ne doit pas être effectué dans une pièce
W, est la largeur radiale.
où se trouve un appareil générateur d’ozone, comme par exem-
ple une lampe fluorescente, ou dans laquelle pour toute autre
8.3 Mise en place des épro uvettes dans la
raison, la concentration d’ozone est supérieure à celle de l’air
machine d’es Isai de fati
normal en intérieur. Le moteur utilisé pour entraîner la machine we
d’essai doit être d’un type non générateur d’ozone.
8.3.1 Éprouvettes haltères
NOTE - II est conseillé de faire des vérifications périodiques pour
s’assurer que le taux volumique d’ozone ambiante est de préférence
Insérer chaque éprouvette, à l’état non déformé, dans les
inférieure à 1 partie pour 10 millions de parties d’air: Lorsque ces condi-
mâchoires de la machine d’essai. Prendre soin de ne pas trop
tions sont respectées, la durée de vie de fatigue n’est pas notablement
serrer les mâchoires; sinon, il pourrait se produire une rupture
influencée par la concentration d’ozone, sauf aux déformations voisi-
prématurée au niveau de la partie fixée de l’éprouvette. Amener
nes de, ou inférieures à la limite de fatigue mécanique du matériau à
la partie va-et-vient de la machine à la position d’allongement
l’essai (voir l’annexe).
maximal, et régler les mâchoires de sorte que les traits repères
tracés sur les éprouvettes soient distants de la valeur voulue. La
8 Mode opératoire déformation maximale nominale ne doit pas être dépassée pen-
dant le réglage. Faire un réglage final 1 min après application de
8.1 Marquage des éprouvettes haltères la déformation. Le mesurage doit être effectué, à l’aide de pieds
,
à coulisse ou autres moyens, à une précision telle que la défor-
Tracer, sur chaque éprouvette, d es traits repères à l’aide du mation maximale initiale soit dans les limites de + 2 % (abso-
marqueur décrit en 5.3 et 5.4. Ces traits doivent être tracés sur lus) de la valeur nominale.
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ISO 69434964 (FI
La distance requise entre les traits repères est donnée par la lement, cette dernière se produit très rapidement au début de
formule l’essai et diminue progressivement ensuite. Si la rémanente est
élevée, la durée de vie de fatigue peut être trés augmentée et
les résultats peuvent être erronés. Dans la cas d’éprouvettes
haltères, il peut aussi se produire des changements de la lon-
gueur de référence maximale en raison de la diminution de la
contrainte, et de la rémanente.
où
La rémanente et les variations de la longueur d’essai doivent
e est la déformation maximale initiale requise, exprimée en
donc être déterminées par une méthode appropriée, et les
pourcentage;
déformations d’essai indiquées dans le procès-verbal d’essai
doivent être corrigées conformément à 9.3. La rémanente ne
I, est la longueur de référence initiale à l’état non déformé.
doit pas être compensée pendant l’essai de fatigue.
Par exemple, pour une déformation de 100 %, la distance
Le mode opératoire suivant est recommandé. Si l’on utilise une
requise est égale au double de la longueur de référence initiale à
méthode différente, l’indiquer dans le procès-verbal d’essai.
l’état non déformé.
Pour chaque déformation d’essai, placer deux éprouvettes dans
Amener la partie va-et-vient de la machine à la position de sépa-
la machine d’essai de fatigue pour 1 x 103 cycles et arrêter
ration minimale des mâchoires et mesurer de nouveau la lon-
alors la machine dans une position telle que l’une des éprouvet-
gueur de référence. L’éprouvette doit être revenue à l’état non
tes soit à l’état non contraint. Après 1 min, mesurer la longueur
déformé.
d’essai, à l’état non déformé, de cette éprouvette. Dans le cas
des éprouvettes haltères, le mesurage doit être effectué avec
8.3.2 Éprouvettes annulaires
l’éprouvette montée sur la machine que l’on doit actionner à la
main pour que l’éprouvette soit juste à l’état non contraint.
Régler la machine à l’allongement maximal requis, de sorte
Dans le cas des éprouvettes annulaires, l’éprouvette doit être
qu’une ligne passant sur le pourtour des galets ait la longueur
retirée de la machine et mesurée à l’aide d’un triboulet ou d’un
requise dans les limites de précision spécifiée pour les haltères
autre moyen approprié. Pour les anneaux, la rémanente peut
en 8.3.1. Déplacer alors la partie va-et-vient de la machine, de
encore être mesurée sur la machine en utilisant un dispositif de
sorte que l’éprouvette puisse être montée à l’état non déformé.
mesure automatique force-allongement.
La longueur correspondant à la déformation maximale requise
Mettre en route la machine pendant encore 100 cycles et répé-
est donnée par la formule
ter le mode opératoire qui vient d’être décrit pour l’autre éprou-
vette.
e + 100
- 4l
Si nécessaire, remettre les éprouvettes dans la machine et répé-
100
( >
ter tout le mode opératoire après un total de 1 x 104 cycles et
après chaque multiple de dix suivant pendant la durée de vie
où I, est la circonférence intérieure initiale à l’état non
des éprouvettes (c’est-à-dire aprés 1 x 105, 1 x 106 cycles,
déformé.
etc.).
NOTE - Lorsqu’on utilise l’épaisseur préférée, soit 1 le diamè-
‘5 mm,
Pour mesurer la variation de l’allongement de référence maxi-
tre intérieur de l’éprouvette annulaire sera très voisin de celui de l’outil
de découpe. Les positions des galets de la machine d’essai peuvent mal des éprouvettes haltères, utiliser le même mode opératoire
aussi être réglées dans ce cas en fonction de la déformation.
que celui utilisé pour déterminer la rémanente, mais la machine
étant en position de séparation maximale.
84 . Détermination de la durée de vie de fatigue
8.6 Mesurage de la contrainte maximale et de la
Lorsque les éprouvettes ont été montées, mettre la machine en
densité d’énergie de déformation maximale
marche et noter le nombre de cycles à la rupture, pour chaque
éprouvette.
Dans plusieurs cas, il sera souhaitable d’exprimer la durée de
vie de fatigue en fonction de la contrainte maximale appliquée
En variante, s’il n’est pas nécessaire de mesurer la variabilité de
ou de la densité d’énergie de déformation maximale (voir
la durée de vie de fatigue, l’essai peut être arrêté avant que tou-
l’annexe). Si ces paramétres sont nécessaires, il est recom-
tes les éprouvettes se soient rompues, pourvu toutefois qu’il
mandé de mesurer le comportement de contrainte-déformation
s’en soit rompu une quantité suffisante pour calculer la durée
à la fois au stade initial et pendant l’essai de fatigue; comme la
de vie de fatigue médiane (voir 9.1). II est recommandé, si les
déformation maximale, la contrainte maximale et la densité
éprouvettes ne sont pas rompues après 2 x 106 cycles, d’arrê-
d’énergie de déformation maximale varient au cours de l’essai
ter l’essai, sauf s’il existe une raison précise de le poursuivre.
en raison des effets de rémanente, de la diminution de con-
trainte et autres facteurs. Si l’on fait ces mesurages, on doit uti-
8.5 Mesurage de la rémanente et de la
liser une éprouvette pour chacun des matériaux d’essai à cha-
déformation maximale après l’essai que déformation d’essai.
La longueur d’une éprouvette à l’état non déformé augmente Un dispositif de mesure automatique force-allongement est
pendant l’essai de fatigue en raison de la rémanente. Habituel- préférable, car il permet de suivre les variations de force maxi-
5
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ISO 69434984 (FI
male tant pour les éprouvettes haltères que pour les éprouvet- Dans de nombreux cas, il est souhaitable de porter les résultats
tes annulaires pendant tout l’essai de fatigue et, dans le cas des sur un graphique représentant la durée de vie de fatigue en
il permet aussi d’obtenir la densité
éprouvettes annulaires, fonction de la contrainte, de la déformation ou de la densité
d’énergie de déformation à la fréquence d’essai.
d’énergie de déformation maximales. II est recommandé d’utili-
ser une échelle logarithmique pour la durée de vie de fatigue.
Les propriétés de contrainte-déformation peuvent encore Pour la déformation, il est généralement préférable d’utiliser
s’obtenir à partir d’un essai de force-allongement quasi stati- une échelle linéaire. Un graphique de la durée de vie de fatigue
que, soit manuellement, soit avec une machine. Le mode opé- par rapport à la densité d’énergie de déformation maximale sur
ratoire suivant est recommandé.
échelles logarithmiques doubles donnera souvent une relation
linéaire sur un tr
...
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