ISO 527-1:2012

Plastics — Determination of tensile properties — Part 1: General principles

ISO 527-1:2012 specifies the general principles for determining the tensile properties of plastics and plastic composites under defined conditions. Several different types of test specimen are defined to suit different types of material which are detailed in subsequent parts of ISO 527. The methods are used to investigate the tensile behaviour of the test specimens and for determining the tensile strength, tensile modulus and other aspects of the tensile stress/strain relationship under the conditions defined. The methods are not normally suitable for use with rigid cellular materials, for which ISO 1926 is used, or for sandwich structures containing cellular materials.

Plastiques — Détermination des propriétés en traction — Partie 1: Principes généraux

L'ISO 527-1:2012 spécifie les principes généraux pour la détermination des propriétés en traction des plastiques et des composites en plastique dans des conditions définies. Plusieurs types différents d'éprouvettes sont définis en fonction des différents types de matériaux qui sont énumérés dans les parties suivantes de I'ISO 527. Les méthodes sont utilisées pour étudier le comportement en traction des éprouvettes par la détermination de la résistance en traction, du module d'élasticité en traction et d'autres aspects de la relation contrainte/déformation en traction dans des conditions définies. En principe, les méthodes ne peuvent pas être appliquées aux matériaux alvéolaires rigides, pour lesquels l'ISO 1926 est utilisée, ou aux structures sandwichs contenant des matériaux alvéolaires.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 21-Feb-2012
• Withdrawal Date: 21-Feb-2012
• ICS: 83.080.01 - Plastics in general
• Technical Committee: ISO/TC 61/SC 2 - Mechanical behavior
• Drafting Committee: ISO/TC 61/SC 2/WG 1 - Static behavior
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Start Date: 26-Jul-2019
• Completion Date: 26-Jul-2019

RELATIONS

• Replaced By: ISO 527-1:2019 - Plastics — Determination of tensile properties — Part 1: General principles
• Effective Date: 12-May-2018
• Replaces: ISO 527-1:1993 - Plastics — Determination of tensile properties — Part 1: General principles
• Effective Date: 18-Feb-2010
• Replaces: ISO 527-1:1993/Amd 1:2005 - Plastics — Determination of tensile properties — Part 1: General principles — Amendment 1: Details of extensometer
• Effective Date: 18-Feb-2010

Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 527-1
Second edition
2012-02-15
Plastics — Determination of tensile
properties —
Part 1:
General principles
Plastiques — Détermination des propriétés en traction —
Partie 1: Principes généraux
Reference number
ISO 527-1:2012(E)
ISO 2012
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ISO 527-1:2012(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2012

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E-mail [e-mail]
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Published in Switzerland
ii © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 527-1:2012(E)
Contents Page

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

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

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

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

4 Principle and methods ....................................................................................................................................... 5

4.1 Principle ................................................................................................................................................................. 5

4.2 Method .................................................................................................................................................................... 6

5 Apparatus .............................................................................................................................................................. 6

5.1 Testing machine ................................................................................................................................................... 6

5.2 Devices for measuring width and thickness of the test specimens ...................................................... 9

6 Test specimens .................................................................................................................................................... 9

6.1 Shape and dimensions ...................................................................................................................................... 9

6.2 Preparation of specimens ................................................................................................................................. 9

6.3 Gauge marks .......................................................................................................................................................10

6.4 Checking the test specimens .........................................................................................................................10

6.5 Anisotropy ...........................................................................................................................................................10

7 Number of test specimens ..............................................................................................................................10

8 Conditioning ....................................................................................................................................................... 11

9 Procedure ............................................................................................................................................................ 11

9.1 Test atmosphere ................................................................................................................................................ 11

9.2 Dimensions of test specimen ......................................................................................................................... 11

9.3 Gripping ............................................................................................................................................................... 11

9.4 Prestresses .........................................................................................................................................................12

9.5 Setting of extensometers ................................................................................................................................12

9.6 Test speed ...........................................................................................................................................................12

9.7 Recording of data ..............................................................................................................................................13

10 Calculation and expression of results .........................................................................................................13

10.1 Stress ....................................................................................................................................................................13

10.2 Strain .....................................................................................................................................................................13

10.3 Tensile modulus .................................................................................................................................................14

10.4 Poisson’s ratio ...................................................................................................................................................15

10.5 Statistical parameters ......................................................................................................................................16

10.6 Significant figures .............................................................................................................................................16

11 Precision ..............................................................................................................................................................16

12 Test report ...........................................................................................................................................................16

Annex A (informative) Determination of strain at yield...........................................................................................18

Annex B (informative) Extensometer accuracy for the determination of Poisson’s ratio ............................20

Annex C (normative) Calibration requirements for the determination of the tensile modulus ...................21

Bibliography .....................................................................................................................................................................23

© ISO 2012 – All rights reserved iii
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ISO 527-1:2012(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies

(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO

technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been

established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and

non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International

Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.

The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards

adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an

International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent

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

ISO 527-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 2, Mechanical properties.

This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 527-1:1993), which has been technically revised.

It incorporates ISO 527-1:1993/Cor 1:1994 and ISO 527-1:1993/Amd 1:2005. The main changes are as follows.

— A method for the determination of Poisson’s ratio has been introduced. It is similar to the one used

in ASTM D638, but in order to overcome difficulties with precision of the determination of the lateral

contraction at small values of the longitudinal strain, the strain interval is extended far beyond the strain

region for the modulus determination.

— Definitions and methods have been optimized for computer controlled tensile test machines.

— The preferred gauge length for use on the multipurpose test specimen has been increased from 50 mm to

75 mm. This is used especially in ISO 527-2.

— Nominal strain and especially nominal strain at break will be determined relative to the gripping distance.

Nominal strain in general will be calculated as crosshead displacement from the beginning of the test,

relative to the gripping distance, or as the preferred method if multipurpose test specimens are used,

where strains up to the yield point are determined using an extensometer, as the sum of yield strain and

nominal strain increment after the yield point, the latter also relative to the gripping distance.

ISO 527 consists of the following parts, under the general title Plastics — Determination of tensile properties:

— Part 1: General principles
— Part 2 :Test conditions for moulding and extrusion plastics
— Part 3: Test conditions for films and sheets

— Part 4: Test conditions for isotropic and orthotropic fibre-reinforced plastic composites

— Part 5: Test conditions for unidirectional fibre-reinforced plastic composites
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 527-1:2012(E)
Plastics — Determination of tensile properties —
Part 1:
General principles
1 Scope

1.1 This part of ISO 527 specifies the general principles for determining the tensile properties of plastics and

plastic composites under defined conditions. Several different types of test specimen are defined to suit different

types of material which are detailed in subsequent parts of ISO 527.

1.2 The methods are used to investigate the tensile behaviour of the test specimens and for determining the tensile

strength, tensile modulus and other aspects of the tensile stress/strain relationship under the conditions defined.

1.3 The methods are selectively suitable for use with the following materials:

— rigid and semi-rigid (see 3.12 and 3.13, respectively) moulding, extrusion and cast thermoplastic materials,

including filled and reinforced compounds in addition to unfilled types; rigid and semi-rigid thermoplastics

sheets and films;

— rigid and semi-rigid thermosetting moulding materials, including filled and reinforced compounds; rigid and

semi-rigid thermosetting sheets, including laminates;

— fibre-reinforced thermosets and thermoplastic composites incorporating unidirectional or non-unidirectional

reinforcements, such as mat, woven fabrics, woven rovings, chopped strands, combination and hybrid

reinforcement, rovings and milled fibres; sheet made from pre-impregnated materials (prepregs),

— thermotropic liquid crystal polymers.

The methods are not normally suitable for use with rigid cellular materials, for which ISO 1926 is used, or for

sandwich structures containing cellular materials.
2 Normative references

The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated

references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document

(including any amendments) applies.
ISO 291, Plastics — Standard atmospheres for conditioning and testing

ISO 2602, Statistical interpretation of test results — Estimation of the mean — Confidence interval

ISO 7500-1:2004, Metallic materials — Verification of static uniaxial testing machines — Part 1:

Tension/compression testing machines — Verification and calibration of the force-measuring system

ISO 9513:1999, Metallic materials — Calibration of extensometers used in uniaxial testing

ISO 16012, Plastics — Determination of linear dimensions of test specimens
ISO 20753, Plastics — Test specimens

ISO 23529, Rubber — General procedures for preparing and conditioning test pieces for physical test methods

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ISO 527-1:2012(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
gauge length

initial distance between the gauge marks on the central part of the test specimen

NOTE 1 It is expressed in millimetres (mm).

NOTE 2 The values of the gauge length that are indicated for the specimen types in the different parts of ISO 527

represent the relevant maximum gauge length.
3.2
thickness

smaller initial dimension of the rectangular cross-section in the central part of a test specimen

NOTE It is expressed in millimetres (mm).
3.3
width

larger initial dimension of the rectangular cross-section in the central part of a test specimen

NOTE It is expressed in millimetres (mm).
3.4
cross-section
product of initial width and thickness, A = bh, of a test specimen.
NOTE It is expressed in square millimetres, (mm )
3.5
test speed
rate of separation of the gripping jaws
NOTE It is expressed in millimetres per minute (mm/min).
3.6
stress
normal force per unit area of the original cross-section within the gauge length
NOTE 1 It is expressed in megapascals (MPa)

NOTE 2 In order to differentiate from the true stress related to the actual cross-section of the specimen, this stress is

frequently called “engineering stress”
3.6.1
stress at yield
stress at the yield strain
NOTE 1 It is expressed in megapascals (MPa).

NOTE 2 It may be less than the maximum attainable stress (see Figure 1, curves b and c)

2 © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 527-1:2012(E)
3.6.2
strength
stress at the first local maximum observed during a tensile test
NOTE 1 It is expressed in megapascals (MPa).

NOTE 2 This may also be the stress at which the specimen yields or breaks (see Figure 1).

3.6.3
stress at x % strain

stress at which the strain reaches the specified value x expressed as a percentage

NOTE 1 It is expressed in megapascals (MPa).

NOTE 2 Stress at x % strain may, for example, be useful if the stress/strain curve does not exhibit a yield point (see

Figure 1, curve d).
3.6.4
stress at break
stress at which the specimen breaks
NOTE 1 It is expressed in megapascals (MPa).

NOTE 2 It is the highest value of stress on the stress-strain curve directly prior to the separation of the specimen, i.e

directly prior to the load drop caused by crack initiation.
3.7
strain
increase in length per unit original length of the gauge.
NOTE It is expressed as a dimensionless ratio, or as a percentage (%).
3.7.1
strain at yield
yield strain

the first occurrence in a tensile test of strain increase without a stress increase

NOTE 1 It is expressed as a dimensionless ratio, or as a percentage (%).
NOTE 2 See Figure 1, curves b and c.

NOTE 3 See Annex A (informative) for computer-controlled determination of the yield strain.

3.7.2
strain at break

strain at the last recorded data point before the stress is reduced to less than or equal to 10 % of the strength

if the break occurs prior to yielding
NOTE 1 It is expressed as a dimensionless ratio, or as a percentage (%).
NOTE 2 See Figure 1, curves a and d.
3.7.3
strain at strength
strain at which the strength is reached
NOTE It is expressed as a dimensionless ratio, or as a percentage (%).
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ISO 527-1:2012(E)
3.8
nominal strain
crosshead displacement divided by the gripping distance
NOTE 1 It is expressed as a dimensionless ratio, or as a percentage (%).

NOTE 2 It is used for strains beyond the yield strain (see 3.7.1) or where no extensometers are used.

NOTE 3 It may be calculated based on the crosshead displacement from the beginning of the test, or based on the

increment of crosshead displacement beyond the strain at yield, if the latter is determined with an extensometer (preferred

for multipurpose test specimens).
3.8.1
nominal strain at break

nominal strain at the last recorded data point before the stress is reduced to less than or equal to 10 % of the

strength if the break occurs after yielding
NOTE 1 It is expressed as a dimensionless ratio, or as a percentage (%).
NOTE 2 See Figure 1, curves b and c.
3.9
modulus

slope of the stress/strain curve σ(ε) in the strain interval between ε = 0,05 % and ε = 0,25 %

1 2
NOTE 1 It is expressed in megapascals (MPa).

NOTE 2 It may be calculated either as the chord modulus or as the slope of a linear least-squares regression line in this

interval (see Figure 1, curve d).
NOTE 3 This definition does not apply to films.
3.10
Poisson’s ratio

negative ratio of the strain increment Δε , in one of the two axes normal to the direction of extension, to the

corresponding strain increment Δε in the direction of extension, within the linear portion of the longitudinal

versus normal strain curve
NOTE It is expressed as a dimensionless ratio.
3.11
gripping distance
initial length of the part of the specimen between the grips
NOTE It is expressed in millimetres (mm).
3.12
rigid plastic

plastic that has a modulus of elasticity in flexure (or, if that is not applicable, in tension) greater than 700 MPa

under a given set of conditions
3.13
semi-rigid plastic

plastic that has a modulus of elasticity in flexure (or, if that is not applicable, in tension) between 70 MPa and

700 MPa under a given set of conditions
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ISO 527-1:2012(E)
ε ε
tb tb
σ , σ
m b
σ , σ
y m
σ , σ
y m
σ , σ
m b
ε ε ε ε ε ε
1 2 m m m X % m
ε ε ε ε
b y y b
Figure 1 — Typical stress/strain curves

NOTE Curve (a) represents a brittle material, breaking without yielding at low strains. Curve (d) represents a soft

rubberlike material breaking at larger strains (>50 %).
4 Principle and methods
4.1 Principle

The test specimen is extended along its major longitudinal axis at a constant speed until the specimen fractures

or until the stress (load) or the strain (elongation) reaches some predetermined value. During this procedure,

the load sustained by the specimen and the elongation are measured.
© ISO 2012 – All rights reserved 5
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ISO 527-1:2012(E)
4.2 Method

4.2.1 The methods are applied using specimens which may be either moulded to the chosen dimensions or

machined, cut or punched from finished and semi-finished products, such as mouldings, laminates, films and

extruded or cast sheet. The types of test specimen and their preparation are described in the relevant part of

ISO 527 typical for the material. In some cases, a multipurpose test specimen may be used. Multipurpose and

miniaturized test specimens are described in ISO 20753.

4.2.2 The methods specify preferred dimensions for the test specimens. Tests which are carried out on

specimens of different dimensions, or on specimens which are prepared under different conditions, may

produce results which are not comparable. Other factors, such as the speed of testing and the conditioning of

the specimens, can also influence the results. Consequently, when comparative data are required, these factors

shall be carefully controlled and recorded.
5 Apparatus
5.1 Testing machine
5.1.1 General

The machine shall comply with ISO 7500-1 and ISO 9513, and meet the specifications given in 5.1.2 to

5.1.6, as follows.
5.1.2 Test speeds

The tensile-testing machine shall be capable of maintaining the test speeds as specified in Table 1.

Table 1 — Recommended test speeds
Test speed Tolerance
mm/min
0,125
0,25
0,5
1 ±20
100
±10
200
300
500
5.1.3 Grips

Grips for holding the test specimen shall be attached to the machine so that the major axis of the test specimen

coincides with the direction of extension through the centre line of the grip assembly. The test specimen shall

be held such that slip relative to the gripping jaws is prevented. The gripping system shall not cause premature

fracture at the jaws or squashing of the specimen in the grips.
6 © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 527-1:2012(E)

For the determination of the tensile modulus, it is essential that the strain rate is constant and does not change,

for example, due to motion in the grips. This is important especially if wedge action grips are used.

NOTE For the prestress, which might be necessary to obtain correct alignment (see 9.3) and specimen seating and

to avoid a toe region at the start of the stress/strain diagram, see 9.4.
5.1.4 Force indicator

The force measurement system shall comply with class 1 as defined in ISO 7500-1:2004.

5.1.5 Strain indicator
5.1.5.1 Extensometers

Contact extensometers shall comply with ISO 9513:1999, class 1. The accuracy of this class shall be attained

in the strain range over which measurements are being made. Non-contact extensometers may also be used,

provided they meet the same accuracy requirements.

The extensometer shall be capable of determining the change in the gauge length of the test specimen at any

time during the test. It is desirable, but not essential, that the instrument should record this change automatically.

The instrument shall be essentially free of inertia lag at the specified speed of testing.

For accurate determination of the tensile modulus E , an instrument capable of measuring the change of the

gauge length with an accuracy of 1 % of the relevant value or better shall be used. When using test specimens

of type 1A, this corresponds to a requirement of absolute accuracy of ±1,5 μm, for a gauge length of 75 mm.

Smaller gauge lengths lead to different accuracy requirements, see Figure 2.

NOTE Depending on the gauge length used, the accuracy requirement of 1 % translates to different absolute

accuracies for the determination of the elongation within the gauge length. For miniaturized specimens, these higher

accuracies might not be attainable, due to lack of appropriate extensometers (see Figure 2 )

Commonly used optical extensometers record the deformation taken at one broad test-specimen surface: In

the case of such a single-sided strain-testing method, ensure that low strains are not falsified by bending, which

may result from even faint misalignment and initial warpage of the test specimen, and which generates strain

differences between opposite surfaces of the test specimen. It is recommended to use strain-measurement

methods that average the strains of opposite sides of the test specimen. This is relevant for modulus

determination, but less so for measurement of larger strains.
5.1.5.2 Strain gauges

Specimens may also be instrumented with longitudinal strain gauges; the accuracy of which shall be 1 %

of the relevant value or better. This corresponds to a strain accuracy of 20 x 10 (20 microstrains) for the

measurement of the modulus. The gauges, surface preparation and bonding agents should be chosen to

exhibit adequate performance on the subject material
5.1.6 Recording of data
5.1.6.1 General

The data acquisition frequency needed for the recording of data (force, strain, elongation) must be sufficiently

high in order to meet accuracy requirements.
5.1.6.2 Recording of strain data
The data acquisition frequency for recording of strain data depends on
— v the test speed, in mm/min;
— L /L the ratio between the gauge length and initial grip-to-grip separation;
© ISO 2012 – All rights reserved 7
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ISO 527-1:2012(E)

— r the minimum resolution, in mm, of the strain signal required to obtain accurate data. Typically, it is half

the accuracy value or better.

The minimum data acquisition frequency f , in Hz, needed for integral transmission from the sensor to the

min
indicator can then be calculated as:
f =× (1)
min
60 Lr⋅

The recording frequency of the test machine shall be at least equal to this data rate f .

min
5.1.6.3 Recording of force data

The required recording rate depends on the test speed, the strain range, the accuracy and the gripping distance.

The modulus, the test speed and the gripping distance determine the rise rate of force. The ratio of rise rate of

force to the accuracy needed determines the recording frequency. See below for examples.

Rise rate of force is given by:
EA⋅⋅v
F = (2)
60L
where
E is the Elastic Modulus, expressed in megapascals (MPa);

A is the cross-sectional area of the test specimen, expressed in square millimetres (mm );

v is the test speed, expressed in millimetres per minute (mm/min);
L is the gripping distance,expressed in millimetres (mm).

Using the force difference in the modulus range to define accuracy requirement in the same way as for the

extensometer, the following equations apply, assuming that the relevant force is to be determined to within 1 %:

Force difference in modulus range:
ΔΔFE=⋅AE⋅−εε =⋅A⋅ ε (3)
Accuracy (half of 1 %):
−−33
rF=×5105×=ΔΔ××10 EA⋅⋅ ε (4)
Recording frequency:
F EA⋅⋅v
f == (5)
force
EA⋅⋅Δε ××60 L××510
EXAMPLE:

With v = 1 mm/min, Δε = 2 × 10 and L = 115 mm, a recording frequency of f = 14,5 Hz is found.

force
8 © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 527-1:2012(E)
0,05 % 0,25 %
(150 ±1,5) μm
ΔL for L = 75 mm
0,037 5 mm 0,187 5 mm
(100 ±1) μm
ΔL for L = 50 mm
0,025 mm 0,125 mm
(50 ±0,5) μm ΔL for L = 25 mm
0,012 5 mm 0,062 5 mm
ΔL for L = 20 mm
(40 ±0,4) μm
0,01 mm 0,05 mm

Figure 2 — Accuracy requirements for extensometers for modulus determination at different gauge

lengths, assuming an accuracy of 1 %
5.2 Devices for measuring width and thickness of the test specimens
See ISO 16012 and ISO 23529, where applicable.
6 Test specimens
6.1 Shape and dimensions
See the part of ISO 527 relevant to the material being tested.
6.2 Preparation of specimens
See the part of ISO 527 relevant to the material being tested.
© ISO 2012 – All rights reserved 9
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ISO 527-1:2012(E)
6.3 Gauge marks

See the appropriate part of ISO 527 for the relevant conditions of the gauge length.

If optical extensometers are used, especially for thin sheet and film, gauge marks on the specimen may be

necessary to define the gauge length. These shall be equidistant from the midpoint (±1 mm), and the gauge

length shall be measured to an accuracy of 1 % or better.

Gauge marks shall not be scratched, punched or impressed upon the test specimen in any way that may

damage the material being tested. It must be ensured that the marking medium has no detrimental effect on

the material being tested and that, in the case of parallel lines, they are as narrow as possible.

6.4 Checking the test specimens

Ideally the specimens shall be free of twist and shall have mutually perpendicular pairs of parallel surfaces (see

Note below). The surfaces and edges must be free from scratches, pits, sink marks and flash.

The specimens shall be checked for conformity with these requirements by visual observation against straight-

edges, squares and flat plates, and with micrometer callipers.

Use measurement tips/knife edges of such size and orientation as to allow the precise determination of the

dimension in the desired location.

Specimens showing observed or measured departure from one or more of these requirements shall be rejected.

If non-conforming specimens have to be tested, report the reasons.

Injection-moulded specimens need draft angles of 1° to 2° to facilitate demoulding. Also, injection-moulded

test specimens are never absolutely free of sink marks. Due to differences in the cooling history, generally the

thickness in the centre of the specimen is smaller than at the edge. A thickness difference of Δh ≤ 0,1 mm is

considered to be acceptable (see Figure 3).
Key
h largest thickness of test specimen in this cross-section
h smallest thickness of test specimen in this cross-section
Δh = h – h ≤ 0,1 mm

Figure 3 — Cross-section of injection-moulded test specimen with sink marks and draft angle

(exaggerated)

NOTE ISO 294-1:1996, Annex D, gives guidance on how to reduce sink marks in injection-moulded test specimens.

6.5 Anisotropy
See the part of ISO 527 relevant to the material being tested.
7 Number of test specimens

7.1 A minimum of five test specimens shall be tested for each of the required directions of testing. The

number of measurements ma
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 527-1
Deuxième édition
2012-02-15
Plastiques — Détermination des
propriétés en traction —
Partie 1:
Principes généraux
Plastics — Determination of tensile properties —
Part 1: General principles
Numéro de référence
ISO 527-1:2012(F)
ISO 2012
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ISO 527-1:2012(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2012

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quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit

de l’ISO à l’adresse ci-après ou du comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

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ISO 527-1:2012(F)
Sommaire Page

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

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

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

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

4 Principe et méthodes ......................................................................................................................................... 6

4.1 Principe .................................................................................................................................................................. 6

4.2 Méthode ................................................................................................................................................................. 6

5 Appareillage .......................................................................................................................................................... 6

5.1 Machine d’essai ................................................................................................................................................... 6

5.2 Appareils pour le mesurage de la largeur et de l’épaisseur des éprouvettes ..................................10

6 Éprouvettes .........................................................................................................................................................10

6.1 Forme et dimensions ........................................................................................................................................10

6.2 Préparation des éprouvettes ..........................................................................................................................10

6.3 Repères ................................................................................................................................................................ 11

6.4 Contrôle des éprouvettes ................................................................................................................................ 11

6.5 Anisotropie .......................................................................................................................................................... 11

7 Nombre d’éprouvettes .....................................................................................................................................12

8 Conditionnement ...............................................................................................................................................12

9 Mode opératoire .................................................................................................................................................12

9.1 Atmosphère d’essai ..........................................................................................................................................12

9.2 Dimensions des éprouvettes .........................................................................................................................12

9.3 Serrage .................................................................................................................................................................13

9.4 Précontraintes ....................................................................................................................................................13

9.5 Réglages des extensomètres .........................................................................................................................13

9.6 Vitesse d’essai ...................................................................................................................................................14

9.7 Enregistrement des résultats .........................................................................................................................14

10 Calcul et expression des résultats ...............................................................................................................14

10.1 Contrainte ............................................................................................................................................................14

10.2 Déformation ........................................................................................................................................................15

10.3 Module d’élasticité en traction .......................................................................................................................16

10.4 Coefficient de Poisson .....................................................................................................................................17

10.5 Paramètres statistiques ...................................................................................................................................17

10.6 Chiffres significatifs .........................................................................................................................................17

11 Fidélité ..................................................................................................................................................................17

12 Rapport d’essai ..................................................................................................................................................18

Annexe A (informative) Détermination de la déformation au seuil d’écoulement ...........................................19

Annexe B (informative) Exactitude d’un extensomètre pour la détermination du coefficient

de Poisson ...........................................................................................................................................................22

Annexe C (normative) Exigences en termes d’étalonnage pour la détermination du module d’élasticité

en traction ...........................................................................................................................................................23

Bibliographie ....................................................................................................................................................................25

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ISO 527-1:2012(F)
Avant-propos

L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes nationaux de

normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux

comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité

technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales,

en liaison avec l’ISO participent également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission

électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2.

La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes

internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication

comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres votants.

L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de droits

de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir

identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.

L’ISO 527-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité SC 2, Propriétés mécaniques.

Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 527-1:1993), qui a fait l’objet d’une

révision technique. Elle incorpore également l’ISO 527-1:1993/Cor.1:1994 et l’ISO 527-1:1993/Amd.1:2005. Les

principales modifications sont les suivantes.

— Une méthode de détermination du coefficient de Poisson a été introduite. Elle est similaire à celle

utilisée dans l’ASTM D638. Cependant, de manière à surmonter les difficultés concernant la fidélité de la

détermination de la contraction latérale à de faibles valeurs de la déformation longitudinale, l’intervalle de

déformation est prolongé bien au-delà de la zone de déformation pour la détermination du module.

— Les définitions et les méthodes ont été optimisées pour les machines d’essai de traction commandées

par ordinateur.

— La longueur de référence préférée destinée à être utilisée sur l’éprouvette à usages multiples a été

augmentée de 50 mm à 75 mm. Elle est surtout utilisée dans l’ISO 527-2.

— La déformation nominale et particulièrement la déformation nominale à la rupture seront déterminées

relativement à la distance de serrage. La déformation nominale est en générale calculée comme étant le

déplacement de la traverse à partir du début de l’essai, relativement à la distance de serrage, ou comme

méthode préférée si des éprouvettes à usages multiples sont utilisées, lorsque les déformations jusqu’au

seuil d’écoulement sont déterminées avec un extensomètre, comme étant la somme de la déformation au

seuil d’écoulement et de l’incrément de déformation nominale après le seuil d’écoulement, ce dernier étant

aussi relatif à la distance de serrage.

L’ISO 527 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Plastiques — Détermination des

propriétés en traction:
— Partie 1: Principes généraux
— Partie 2: Conditions d’essai des plastiques pour moulage et extrusion
— Partie 3: Conditions d’essai pour films et feuilles

— Partie 4: Conditions d’essai pour les composites plastiques renforcés de fibres isotropes et orthotropes

— Partie 5: Conditions d’essai pour les composites plastiques renforcés de fibres unidirectionnelles

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NORME INTERNATIONALE ISO 527-1:2012(F)
Plastiques — Détermination des propriétés en traction —
Partie 1:
Principes généraux
1 Domaine d’application

1.1 La présente partie de I’ISO 527 spécifie les principes généraux pour la détermination des propriétés en

traction des plastiques et des composites en plastique dans des conditions définies. Plusieurs types différents

d’éprouvettes sont définis en fonction des différents types de matériaux qui sont énumérés dans les parties

suivantes de I’ISO 527.

1.2 Les méthodes sont utilisées pour étudier le comportement en traction des éprouvettes par la

détermination de la résistance en traction, du module d’élasticité en traction et d’autres aspects de la relation

contrainte/déformation en traction dans des conditions définies.
1.3 Les méthodes conviennent sélectivement aux matériaux suivants:

— matières thermoplastiques rigides et semi-rigides (voir 3.12 et 3.13, respectivement) pour moulage,

extrusion et coulée, y compris les compositions chargées et renforcées en plus des types non chargés;

feuilles et films en thermoplastiques rigides et semi-rigides;

— matières thermodurcissables rigides et semi-rigides pour moulage, y compris les compositions chargées

et renforcées; feuilles thermodurcissables rigides et semi-rigides, y compris les stratifiés;

— composites thermoplastiques et thermodurcissables renforcés de fibres comportant des renforts

unidirectionnels et multidirectionnels tels que mats, tissus, tissus stratifils, fils coupés, combinaisons de

renforcements et hybrides, stratifils et fibres broyées; feuilles réalisées à partir de matières préimprégnées

(préimprégnés);
— polymères à cristaux liquides thermotropes.

En principe, les méthodes ne peuvent pas être appliquées aux matériaux alvéolaires rigides, pour lesquels

l’ISO 1926 est utilisée, ou aux structures sandwichs contenant des matériaux alvéolaires.

2 Références normatives

Les documents de référence suivants sont indispensables à l’application du présent document. Pour les

références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du

document de référence s’applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 291, Plastiques — Atmosphères normales de conditionnement et d’essai

ISO 2602, Interprétation statistique de résultats d’essais — Estimation de la moyenne — Intervalle de confiance

ISO 7500-1:2004, Matériaux métalliques — Vérification des machines pour essais statiques uniaxiaux —

Partie 1: Machines d’essai de traction/compression — Vérification et étalonnage du système de mesure de force

ISO 9513:1999, Matériaux métalliques — Étalonnage des extensomètres utilisés lors d’essais uniaxiaux

ISO 16012, Plastiques — Détermination des dimensions linéaires des éprouvettes
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ISO 527-1:2012(F)
ISO 20753, Plastiques — Éprouvettes

ISO 23529, Caoutchouc — Procédures générales pour la préparation et le conditionnement des éprouvettes

pour les méthodes d’essais physiques
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.

3.1
longueur de référence
longueur de jauge
distance initiale entre les repères sur la partie centrale de l’éprouvette
NOTE 1 Elle est exprimée en millimètres (mm).

NOTE 2 Les valeurs de la longueur de référence qui sont indiquées pour les types d’éprouvettes dans les différentes

parties de l’ISO 527 représentent la longueur de référence maximale correspondante.

3.2
épaisseur

plus petite dimension initiale de la section transversale rectangulaire dans la partie centrale d’une éprouvette

NOTE Elle est exprimée en millimètres (mm).
3.3
largeur

plus grande dimension initiale de la section transversale rectangulaire dans la partie centrale d’une éprouvette

NOTE Elle est exprimée en millimètres (mm).
3.4
section transversale
produit de la largeur et de l’épaisseur initiale, A = b h, d’une éprouvette
NOTE Elle est exprimée en millimètres carrés (mm ).
3.5
vitesse d’essai
vitesse de séparation des mâchoires de serrage
NOTE Elle est exprimée en millimètres par minute (mm/min).
3.6
contrainte

force par unité de surface de la section transversale initiale de la longueur de référence

NOTE 1 Elle est exprimée en mégapascals (MPa).

NOTE 2 Pour faire la distinction avec la contrainte réelle associée à la section transversale réelle de l’éprouvette, cette

contrainte est fréquemment appelée «contrainte d’ingénierie».
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ISO 527-1:2012(F)
3.6.1
contrainte au seuil d’écoulement
contrainte à la déformation au seuil d’écoulement
NOTE 1 Elle est exprimée en mégapascals (MPa).

NOTE 2 Elle peut être inférieure à la contrainte maximale pouvant être atteinte (voir Figure 1, courbes b et c).

3.6.2
résistance
contrainte au premier maximum ponctuel observé lors d’un essai de traction
NOTE 1 Elle est exprimée en mégapascals (MPa).

NOTE 2 Il peut également s’agir de la contrainte à laquelle l’éprouvette présente un écoulement ou se rompt (voir Figure 1).

3.6.3
contrainte à x % de déformation

contrainte pour laquelle la déformation atteint la valeur spécifiée x exprimée en pourcentage

NOTE 1 Elle est exprimée en mégapascals (MPa).

NOTE 2 La contrainte à x % de déformation peut par exemple être utile si la courbe contrainte/déformation ne présente

pas de seuil d’écoulement (voir Figure 1, courbe d).
3.6.4
contrainte à la rupture
contrainte à laquelle l’éprouvette se rompt
NOTE 1 Elle est exprimée en mégapascals (MPa).

NOTE 2 Il s’agit de la valeur la plus élevée sur la courbe contrainte/déformation juste avant la séparation de l’éprouvette,

c’est-à-dire juste avant la perte de charge provoquée par un début de fissuration.

3.7
déformation

accroissement de la longueur par unité de longueur initiale de la longueur de référence

NOTE Elle est exprimée comme un rapport sans dimension ou en pourcentage (%).
3.7.1
déformation au seuil d’écoulement

première occurrence lors d’un essai de traction d’une augmentation de déformation sans augmentation de contrainte

NOTE 1 Elle est exprimée comme un rapport sans dimension ou en pourcentage (%).
NOTE 2 Voir Figure 1, courbes b et c.

NOTE 3 Se référer à l’Annexe A (informative) pour une détermination commandée par ordinateur de la déformation au

seuil d’écoulement.
3.7.2
déformation à la rupture

déformation au dernier point enregistré avant la réduction de la contrainte à une valeur inférieure ou égale à

10 % de la résistance lorsque la rupture se produit avant le seuil d’écoulement
NOTE 1 Elle est exprimée comme un rapport sans dimension ou en pourcentage (%).
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NOTE 2 Voir Figure 1, courbes a et d.
3.7.3
déformation à la résistance
déformation à laquelle la résistance est atteinte
NOTE Elle est exprimée comme un rapport sans dimension ou en pourcentage (%).
3.8
déformation nominale
déplacement de la traverse divisée par la distance de serrage
NOTE 1 Elle est exprimée comme un rapport sans dimension ou en pourcentage (%).

NOTE 2 Elle est utilisée pour les déformations au-delà de la déformation au seuil d’écoulement (voir 3.7.1) ou

lorsqu’aucun extensomètre n’est utilisé.

NOTE 3 Elle peut être calculée sur la base du déplacement de la traverse depuis le début de l’essai, ou de l’incrément

de déplacement transversal au-delà de la déformation au seuil d’écoulement si cette dernière est déterminée à l’aide d’un

extensomètre (de préférence pour des éprouvettes à usages multiples).
3.8.1
déformation nominale à la rupture

déformation nominale au dernier point enregistré avant la réduction de la contrainte à une valeur inférieure ou

égale à 10 % de la résistance lorsque la rupture se produit après le seuil d’écoulement

NOTE 1 Elle est exprimée comme un rapport sans dimension ou en pourcentage (%).
NOTE 2 Voir Figure 1, courbes b et c.
3.9
module d’élasticité

pente de la courbe de contrainte/déformation σ(ε) dans l’intervalle de déformation compris entre ε = 0,05 %

et ε = 0,25 %
NOTE 1 Il est exprimé en mégapascals (MPa).

NOTE 2 Il peut être calculé soit comme un module sécant soit comme la pente d’une droite de régression linéaire par

la méthode des moindres carrés sur cet intervalle (voir Figure 1, courbe d).
NOTE 3 La présente définition ne s’applique pas aux films.
3.10
coefficient de Poisson

rapport négatif de l’incrément de déformation Δε , selon l’un des deux axes perpendiculaires à la direction

d’allongement, et de l’incrément de déformation Δε correspondant dans la direction d’allongement, dans la

partie linéaire de la courbe de déformation longitudinale en fonction de la déformation normale

NOTE Il est exprimé comme un rapport sans dimension.
3.11
distance de serrage
longueur initiale de la partie de l’éprouvette entre les mors
NOTE Elle est exprimée en millimètres (mm).
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ISO 527-1:2012(F)
3.12
matière plastique rigide

matière plastique qui présente un module d’élasticité en flexion ou, si cela n’est pas applicable, un module

d’élasticité en traction, supérieur à 700 MPa dans des conditions établies
3.13
matière plastique semi-rigide

matière plastique qui présente un module d’élasticité en flexion ou, si cela n’est pas applicable, un module

d’élasticité en traction, compris entre 70 MPa et 700 MPa dans des conditions établies

ε ε
tb tb
σ , σ
m b
σ , σ
y m
σ , σ
y m
σ σ
m b
ε ε ε ε ε ε
1 2 m m m X % m
ε ε ε ε
b y y b
Figure 1 — Courbes types contrainte/déformation

NOTE La courbe (a) représente un matériau fragile, se rompant aux faibles déformations sans présenter de seuil

d’écoulement. La courbe (d) représente un matériau mou de type caoutchouc, se brisant à des déformations plus

importantes (>50 %).
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ISO 527-1:2012(F)
4 Principe et méthodes
4.1 Principe

L’éprouvette subit une traction le long de son axe longitudinal principal à une vitesse constante jusqu’à ce que

l’éprouvette se brise ou jusqu’à ce que la contrainte (charge) ou la déformation (allongement) atteigne une

valeur prédéterminée. Au cours de ce mode opératoire, la charge et l’allongement supportés par l’éprouvette

sont mesurés.
4.2 Méthode

4.2.1 Les méthodes sont applicables aux éprouvettes qui sont soit moulées aux dimensions choisies, soit

usinées, découpées ou poinçonnées à partir de produits finis et semi-finis, tels que pièces moulées, stratifiés,

films et feuilles extrudées ou coulées. Les types d’éprouvettes et leurs préparations sont décrits dans la partie

concernée de l’ISO 527 caractéristique du matériau. Dans certains cas, une éprouvette à usages multiples peut

être utilisée. Les éprouvettes à usages multiples et miniaturisées sont décrites dans l’ISO 20753.

4.2.2 Les méthodes spécifient les dimensions recommandées pour les éprouvettes. Des essais réalisés avec

des éprouvettes de dimensions différentes ou avec des éprouvettes préparées dans des conditions différentes

peuvent donner des résultats qui ne sont pas comparables. D’autres facteurs, tels que la vitesse d’essai et le

conditionnement des éprouvettes, peuvent également avoir une répercussion sur les résultats. Par conséquent,

lorsque des résultats comparatifs sont requis, ces facteurs doivent être soigneusement contrôlés et enregistrés.

5 Appareillage
5.1 Machine d’essai
5.1.1 Généralités

La machine doit être conforme à I’ISO 7500-1 et à l’ISO 9513 et doit répondre aux spécifications de 5.1.2

à 5.1.6, comme suit.
5.1.2 Vitesses d’essai

La machine d’essai de traction doit être capable de maintenir les vitesses d’essai comme spécifié dans le Tableau 1.

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ISO 527-1:2012(F)
Tableau 1 — Vitesses d’essai recommandées
Vitesse d’essai Tolérance
mm/min %
0,125
0,25
0,5
1 ±20
100
±10
200
300
500
5.1.3 Mors

Les mors maintenant les éprouvettes doivent être fixés à la machine de façon à faire coïncider l’axe principal

de l’éprouvette avec la direction de l’axe central de traction de l’ensemble du système de serrage. L’éprouvette

doit être maintenue de façon à éviter tout glissement par rapport aux mâchoires de serrage. Le système de

serrage ne doit pas occasionner de rupture prématurée au niveau des mâchoires.

En ce qui concerne les déterminations du module d’élasticité en traction, il est essentiel que le taux

de déformation soit constant et ne varie pas, par exemple, en raison du mouvement des mors. Cela est

particulièrement important lorsque des mors d’amarrage sont employés.

NOTE En ce qui concerne la précontrainte, qui peut être nécessaire pour déposer et aligner correctement

(voir 9.3) une éprouvette et pour éviter une modification de l’allure de la courbe au niveau du début du diagramme de

contrainte/déformation, voir 9.4.
5.1.4 Indicateur de force

Le système de mesurage de la force doit être conforme à la classe 1 telle que définie dans l’ISO 7500-1:2004.

5.1.5 Indicateur de contrainte
5.1.5.1 Extensomètres

Les extensomètres doivent être conformes à l’ISO 9513:1999, classe 1. L’exactitude de mesure pour cette

classe d’extensomètre doit être obtenue au niveau de la plage de déformation mesurée. Les extensomètres

sans contact peuvent également être utilisés à condition qu’ils satisfassent aux mêmes exigences d’exactitude.

L’extensomètre doit être capable de déterminer la variation relative de la longueur de référence de l’éprouvette

à chaque instant de l’essai. Il est souhaitable, mais pas essentiel, que cet instrument puisse enregistrer

automatiquement cette variation. L’instrument doit en particulier permettre d’obtenir des mesures à la vitesse

d’essai spécifiée sans aucun retard dû à l’inertie.

Pour une détermination exacte du module d’élasticité en traction, E , l’instrument utilisé doit permettre de

mesurer la variation de la longueur de référence avec une exactitude d’au moins 1 % de la valeur concernée.

Pour le mesurage des propriétés d’une éprouvette de type 1A et pour une longueur de référence de 75 mm, cela

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ISO 527-1:2012(F)

correspond à une valeur absolue d’exactitude exigée de ±1,5 μm. Pour des longueurs de référence inférieures,

la valeur absolue d’exactitude exigée est différente (voir Figure 2).

NOTE Selon la longueur de référence utilisée, l’exigence d’exactitude de 1 % se traduit par différentes exactitudes

absolues pour la détermination de l’allongement pour la longueur de référence. Pour une éprouvette miniaturisée, ces

exactitudes supérieures peuvent ne pas être atteintes en raison de l’absence d’extensomètres appropriés (voir Figure 2).

Les extensomètres optiques couramment utilisés enregistrent la déformation relevée au niveau d’une large

surface de l’éprouvette. Dans le cas d’un mode opératoire d’essai où les déformations sont enregistrées sur un

seul côté de l’éprouvette, s’assurer que de faibles déformations ne sont pas faussées par un phénomène de

flexion, qui peut résulter d’un décalage d’alignement même minime et d’un gauchissement initial de l’éprouvette

et qui induit des différences de déformation entre les surfaces opposées de l’éprouvette. Il est recommandé

d’utiliser des méthodes de mesurage de déformation qui calculent la moyenne des déformations des côtés

opposés de l’éprouvette. Cela est pertinent pour la détermination d’un module, mais l’est moins pour le

mesurage de déformations plus importante.
5.1.5.2 Jauges de déformation

Les éprouvettes peuvent également être équipées de jauges de déformation longitudinale. L’exactitude

doit être d’au moins 1 % de la valeur concernée. Cela correspond à une exactitude pour la déformation de

20 × 10 (20 microdéformations) pour le mesurage du module. Il est recommandé de choisir les jauges, la

méthode de préparation des surfaces et les adhésifs de manière à obtenir une performance adéquate par

rapport au matériau soumis à essai.
5.1.6 Enregistrement des données
5.1.6.1 Généralités

La fréquence d’acquisition de données nécessaire pour l’enregistrement des données (force, déformation,

allongement) doit être suffisamment élevée de manière à satisfaire aux exigences d’exactitude.

5.1.6.2 Enregistrement des données de déformation

La fréquence d’acquisition de données pour l’enregistrement des données de déformation dépend de:

— v, la vitesse d’essai en millimètres par minute (mm/min);

— L /L, le rapport entre la longueur de référence et la distance initiale de séparation des mors;

— r, la résolution minimale, en millimètres (mm), du signal de déformation requis pour obtenir des données

exactes; habituellement, il s’agit de la moitié de la valeur d’exactitude au moins.

La fréquence minimale d’acquisition de données, f , en hertz (Hz), nécessaire pour permettre la transmission

min

intégrale des données acquises du capteur vers l’indicateur, peut être calculée comme suit:

v L
f =× (1)
min
60 Lr⋅

La fréquence de l’enregistrement de la machine d’essai doit être supérieure ou égale à cette fréquence

d’acquisition de données, f .
min
5.1.6.3 Enregistrement des données de force

La vitesse d’enregistrement requise dépend de la vitesse d’essai, de la gamme de déformation et de la

distance de serrage. Le module d’élasticité, la vitesse d’essai et la distance de serrage déterminent la vitesse

d’augmentation de la force. Le rapport de la vitesse d’augmentation de la force à l’exactitude nécessaire

détermine la fréquence d’enregistrement. Se référer à l’exemple ci-dessous.
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ISO 527-1:2012(F)
La vitesse d’augmentation de la force est donnée par:
EA⋅⋅v
F = (2)
60 L
E est le module d’élasticité en traction, exprimé en mégapascals (MPa);

A est l’aire de la section transversale de l’éprouvette, exprimée en millimètres carrés (mm );

v est la vitesse d’essai, exprimée en millimètres par minutes (mm/min);
L est la distance de serrage, exprimée en millimètres (mm).

Les équations suivantes s’appliquent, en supposant que la force mesurée soit déterminée dans une plage

d’exactitude de 1
...