ISO 4255:2025
(Main)Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Mechanical properties of ceramic composites at high temperature - Determination of axial tensile properties of tubes
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Mechanical properties of ceramic composites at high temperature - Determination of axial tensile properties of tubes
This document specifies the conditions for determination of the axial tensile properties of ceramic matrix composite (CMC) tubes with continuous fibre-reinforcement at elevated temperature in air, vacuum and inert gas atmospheres. The applicability of this document is specific to tubular geometries because fibre architecture and specimen geometry factors in composite tubes are distinctly different from those in flat specimens. This document provides information on the axial tensile properties and stress-strain response in temperature, such as axial tensile strength, axial tensile strain at failure and elastic constants. The information can be used for material development, control of manufacturing (quality insurance), material comparison, characterization, reliability and design data generation for tubular components. This document addresses, but is not restricted to, various suggested test piece fabrication methods. This document is primarily applicable to ceramic matrix composite tubes with a continuous fibrous-reinforcement: unidirectional (1D, filament winding and tape lay-up), bi-directional (2D, braid and weave) and multi-directional (xD, with x > 2), tested along the tube axis.
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des composites céramiques à haute température — Détermination des propriétés en traction axiale de tubes
Le présent document spécifie les conditions de détermination des propriétés en traction axiale de tubes composites à matrice céramique (CMC) avec renfort de fibres continues à température élevée sous air, sous vide et dans les atmosphères de gaz inerte. L’applicabilité du présent document est spécifique aux composites à matrice céramique tubulaire dont la géométrie est étroitement liée à la nature de l’architecture fibreuse différente de celles d’éprouvettes planes. Le présent document donne des informations sur les propriétés en traction axiale et la réponse contrainte-déformation en fonction de la température, comme la résistance et la déformation en traction axiale à rupture et les constantes élastiques. Les informations peuvent être utilisées pour le développement de matériaux, le contrôle de fabrication (assurance qualité), la comparaison de matériaux, la caractérisation, ou encore pour la production de données fiables pour le dimensionnement et la conception de composants tubulaires. Le présent document traite, sans s’y limiter, de pièces pouvant être élaborées par différentes voies. Le présent document est principalement applicable aux tubes composites à matrice céramique avec renfort de fibres continues unidirectionnel (enroulement filamentaire et disposition en bande 1D), bidirectionnel (tressage et tissage 2D) et multidirectionnel (xD, avec x > 2), soumis à l’essai suivant l’axe du tube.
General Information
Relations
Overview
ISO 4255:2025 - "Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Mechanical properties of ceramic composites at high temperature - Determination of axial tensile properties of tubes" defines test conditions and reporting for measuring the axial tensile properties of ceramic matrix composite (CMC) tubes with continuous fibre reinforcement at elevated temperatures. The standard is specific to tubular geometries (unidirectional, bi‑directional, multi‑directional architectures) and covers testing in air, vacuum and inert gas atmospheres. Its scope supports material development, production control, comparison, characterization, reliability assessment and design data generation for tubular CMC components.
Key topics and requirements
- Specimen scope: Tubular CMC specimens (1D filament-wound or tape lay-up, 2D braid/Weave, xD multi-directional) tested along the tube axis.
- Test principle: Determination of axial tensile strength, strain at failure and elastic constants (tensile modulus, optional Poisson’s ratio) under elevated temperature.
- Apparatus and setup: Requirements for testing machines, gripping systems and load-train couplers, controlled temperature zones, heating apparatus, and test chambers for air, vacuum or inert atmosphere.
- Strain and temperature measurement: Guidance on extensometers, digital image correlation (DIC), thermocouples and placement to ensure accurate stress–strain data at high temperature.
- Specimen preparation: Fabrication, machining, end collars and alignment practices specific to tubes; tolerances and sampling plans.
- Test procedure: Instrumentation, specimen mounting, atmosphere control, heating and temperature control, measurement capture, post-test analyses and test validity criteria.
- Data processing and reporting: Calculation methods for engineering stress and strain, tensile strength, modulus, statistics, uncertainty evaluation and comprehensive test reports.
Applications and users
ISO 4255:2025 is for organizations that develop, produce or qualify high‑temperature CMC tubular parts, including:
- Aerospace and propulsion engineers developing hot-section components (nozzles, liners, thermostructural parts).
- Materials scientists characterizing fibre-reinforced ceramic tubes for research and development.
- Quality assurance and test laboratories performing material certification and manufacturing control.
- Designers requiring validated high-temperature tensile data for structural analysis and reliability assessment.
Related standards
ISO 4255:2025 was prepared by ISO/TC 206 (Fine ceramics) in collaboration with CEN/TC 184 (Advanced technical ceramics). For comprehensive test programs, consult other ISO/CEN standards and technical guidance on mechanical testing of ceramics, composite characterization, and high‑temperature testing methodology.
Keywords: ISO 4255:2025, fine ceramics, advanced ceramics, CMC tubes, axial tensile properties, high temperature testing, tensile strength, tensile modulus, strain measurement.
Standards Content (Sample)
International
Standard
ISO 4255
First edition
Fine ceramics (advanced ceramics,
2025-07
advanced technical ceramics) —
Mechanical properties of ceramic
composites at high temperature
— Determination of axial tensile
properties of tubes
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des composites
céramiques à haute température — Détermination des propriétés
en traction axiale de tubes
Reference number
© ISO 2025
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on
the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below
or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Principle . 4
5 Apparatus . 5
5.1 Testing machine . .5
5.2 Gripping system . .5
5.2.1 Test specimen gripping.5
5.2.2 Location and temperature of grips .5
5.2.3 Load train couplers .6
5.3 Test chamber and heating set-up .6
5.4 Heating apparatus .7
5.5 Strain measurement .7
5.5.1 General .7
5.5.2 Extensometers.7
5.5.3 Digital image correlation .8
5.6 Temperature measurement devices .8
5.7 Data recording system .8
5.8 Dimension-measuring devices .9
6 Tubular test specimen . 9
6.1 Specimen specifications .9
6.1.1 General .9
6.1.2 Dimension .9
6.1.3 Geometry commonly used .9
6.1.4 Tolerances and variability .11
6.2 Specimen preparation .11
6.2.1 General .11
6.2.2 As-fabricated .11
6.2.3 Application-matched machining .11
6.2.4 Customary practices . 12
6.2.5 Standard procedure . . . 12
6.3 End collars and alignment issue . 12
6.4 Test count and test specimens sampling .14
7 Test procedure . 14
7.1 Temperature considerations .14
7.1.1 General .14
7.1.2 Controlled temperature zone .14
7.1.3 Temperature measurement .14
7.2 Test set-up: other considerations .14
7.3 Testing technique . 15
7.3.1 Measurement of test specimen dimensions . 15
7.3.2 Instrumentation of the test specimen . 15
7.3.3 Specimen mounting . 15
7.3.4 Setting-up of strain measurement means . 15
7.3.5 Setting-up of inert atmosphere .16
7.3.6 Heating of test specimen and temperature control .16
7.3.7 Measurements .16
7.3.8 Post-test analyses .17
7.4 Test validity .17
8 Calculation of results . 17
8.1 Test specimen origin .17
iii
8.2 Engineering axial tensile stress and strain .18
8.3 Tensile strength .18
8.4 Strain at maximum tensile force .19
8.5 Tensile modulus .19
8.5.1 Calculation of tensile modulus .19
8.5.2 Calculation of tensile elastic modulus with linear region . 20
8.5.3 Stress for materials with non-linear stress-strain curve . 20
8.6 Poisson’s ratio (optional) . 20
8.7 Statistics . 20
9 Test report .21
9.1 General .21
9.2 Testing information . .21
9.3 Test specimen and material .21
9.3.1 Tubular test specimen drawing or reference .21
9.3.2 Description of the test material .21
9.4 Equipment and test parameters .21
9.4.1 Testing machine type and configuration .21
9.4.2 Temperature and force measurement description .21
9.4.3 Test mode and test rate . 22
9.4.4 Strain measurement description . 22
9.5 Test results . 22
10 Uncertainties .22
Annex A (informative) Illustration of tensile modulus .23
Bibliography .26
iv
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of ISO document should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 206, Fine ceramics, in collaboration with
the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 184, Advanced technical
ceramics, in accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna
Agreement).
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
v
International Standard ISO 4255:2025(en)
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical
ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites at
high temperature — Determination of axial tensile properties
of tubes
1 Scope
This document specifies the conditions for determination of the axial tensile properties of ceramic matrix
composite (CMC) tubes with continuous fibre-reinforcement at elevated temperature in air, vacuum and
inert gas atmospheres. The applicability of this document is specific to tubular geometries because fibre
architecture and specimen geometry factors in composite tubes are distinctly different from those in flat
specimens.
This document provides information on the axial tensile properties and stress-strain response in
temperature, such as axial tensile strength, axial tensile strain at failure and elastic constants. The
information can be used for material development, control of manufacturing (quality insurance), material
comparison, characterization, reliability and design data generation for tubular components.
This document addresses, but is not restricted to, various suggested test piece fabrication methods.
This document is primarily applicable to ceramic matrix composite tubes with a continuous fibrous-
reinforcement: unidirectional (1D, filament winding and tape lay-up), bi-directional (2D, braid and weave)
and multi-directional (xD, with x > 2), tested along the tube axis.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes
requirements 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 3611, Geometrical product specifications (GPS) — Dimensional measuring equipment — Design and
metrological characteristics of micrometers for external measurements
ISO 7500-1, Metallic materials — Calibration and verification of static uniaxial testing machines — Part 1:
Tension/compression testing machines — Calibration and verification of the force-measuring system
ISO 9513, Metallic materials — Calibration of extensometer systems used in uniaxial testing
ISO 17161, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Ceramic composites —
Determination of the degree of misalignment in uniaxial mechanical tests
ISO 19634, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Ceramic composites — Notations
and symbols
ISO 20507, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Vocabulary
IEC 60584-1, Thermocouples — Part 1: EMF specifications and tolerances
ASTM E2208-02, Standard Guide for Evaluating Non-Contacting Optical Strain Measurement Systems
3 Terms and definitions
For the purpose of this document, the terms and definitions given in ISO 19634 and ISO 20507 and the
following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
test temperature
T
temperature of the test piece at the centre of the gauge length
3.2
calibrated length
l
part of the test specimen that has uniform and minimum cross-section area
3.3
gauge length
L
initial distance between reference points on the test specimen in the calibrated length (3.2)
3.4
controlled temperature zone
part of the calibrated length (3.2) including the gauge length (3.3) where the temperature is controlled within
a range of 20 °C of the test temperature (3.1)
3.5
internal diameter
d
i
inner distance through the centre of the tube from one side to the other in the gauge length (3.3)
[SOURCE: ISO 21971:2019, 3.4]
3.6
external diameter
d
o
outer distance through the centre of the tube from one side to the other in the gauge length (3.3)
[SOURCE: ISO 21971:2019, 3.3]
3.7
wall thickness
h
half the difference between the external (3.6) and the internal diameters (3.5) in the gauge length (3.3)
[SOURCE: ISO 21971:2019, 3.5, modified — new formulation.]
3.8
initial cross-section area
S
o
cross-section area of the test specimen within the calibrated length (3.2) at room temperature before testing
3.9
effective cross-section area
S
o,eff
area corrected by a factor to account of the presence of a surface layer
3.10
longitudinal deformation
A
dimensional variation in the gauge length (3.3) under a tensile force in the load direction
Note 1 to entry: The longitudinal deformation corresponding to the maximum tensile force is denoted as A
t,m.
3.11
axial tensile strain
ε
zz
relative change of the initial gauge length (3.3) in the axial (or longitudinal) direction defined as the ratio A/L
o
Note 1 to entry: The tensile strain corresponding to the maximum tensile force is denoted as ε
zz,t,m.
3.12
circumferential strain
ε
θθ
relative change of the initial gauge length (3.3) in the circumferential direction
3.13
uniaxial tensile force
F
force carried by the test specimen in the axial (or longitudinal) direction at any time during the tensile test
3.14
axial tensile stress
σ
zz
uniaxial tensile force (3.13) supported by the test specimen in the axial (or longitudinal) direction at any
time in the test divided by the initial cross-section area (3.8)
Note 1 to entry: The effective axial tensile stress corresponding to the uniaxial tensile force supported by the test
specimen in the axial (or longitudinal) direction at any time in the test divided by the effective cross-section area (3.9)
is denoted as σ .
zz,eff
3.15
maximum uniaxial tensile force
F
m
highest recorded uniaxial tensile force in a tensile test on the test specimen when tested to failure
3.16
axial tensile strength
σ
zz,m
ratio of the maximum uniaxial tensile force (3.15) to the initial cross-section area (3.8)
Note 1 to entry: The effective axial tensile strength corresponding to the ratio of the maximum uniaxial tensile force
(3.15) to the effective cross-section area (3.9) is denoted as σ .
zz,m,eff
3.17
tensile modulus
E
zz
slope of the initial linear part of the stress-strain curve at or near the origin
Note 1 to entry: The linear part may not exist or may not start at the origin. The different situations are then described
in the Annex A.
Note 2 to entry: The effective tensile modulus corresponding to the slope of the linear part of the stress-strain curve at
or near the origin when the effective axial tensile stress is used is denoted as E .
zz, eff
3.18
Poisson’s ratio
ν
θz
negative ratio of circumferential strain (3.12) to axial tensile strain (3.11)
[SOURCE: ISO 20323:2018, 3.19, modified — the word ‘tensile’ has been added.]
3.19
coordinate system
system used to determine location in space
Note 1 to entry: Cylindrical coordinates are adopted in this document.
Note 2 to entry: The notations shown in Figure 1 apply for space representation.
Key
z axial
r radial
θ azimuthal (or orthoradial)
Figure 1 — Cylindrical coordinate system used for the CMC tubes
[SOURCE: ISO 20323:2018, 3.20, modified — azimuthal coordinate considered.]
4 Principle
A prepared tubular test specimen of specified dimensions is heated to the test temperature, then loaded in
monotonic uniaxial tension up to fracture. The test is performed at constant crosshead displacement rate,
or constant deformation rate (or constant loading rate). Both the applied force and resulting longitudinal
strain are measured and recorded simultaneously. The uniaxial tensile strength and strain are determined
from the maximum applied force while the various other axial tensile properties are determined from the
stress-strain response data.
When constant loading rate is used in the nonlinear region of the tensile curve, only the axial tensile strength
(3.16) can be obtained from the test. In this region, constant crosshead displacement rate or constant
deformation rate is recommended to obtain the complete curve
NOTE 1 The test duration is limited to reduce creep effects.
NOTE 2 Uniaxial tensile loading means that the force is applied parallel to the tube axis while monotonic refers to a
continuous non-stop test rate with no reversals from test initiation to final fracture.
5 Apparatus
5.1 Testing machine
The test machine shall be equipped with a system for measuring the force applied to the tubular test
specimen conforming to grade 1 or better in accordance with ISO 7500-01.
This should prevail during actual test conditions of, e.g. gas pressure and temperature.
5.2 Gripping system
5.2.1 Test specimen gripping
Various types of gripping device may be used to transmit the measured force applied by the testing machine
to the tubular test specimen. It shall prevent the tubular test specimen from slipping.
The brittle nature of the ceramic matrix composites (CMCs) requires a uniform and continuous contact
between the grip components and the gripped section of the tubular test specimen in order to minimize
crack initiation and fracture in this area.
Gripping devices can be classified generally as those employing active grip interfaces and those employing
passive grip interfaces that include gripping system with adhesive bonding or through a pin-loaded fixture.
Examples, descriptions and designs for both the gripping types are discussed in ISO 20323 for testing
CMC at ambient temperature. For testing at elevated temperature, these must consider the heating and
environmental constraints with regard to the system employed.
5.2.2 Location and temperature of grips
Depending on the test machine configuration, the gripping system can be located inside or outside the
heated zone.
— Uncooled grips located inside the heated zone are referred to as “hot grips” and generally produce almost
no thermal gradient in the test specimen.
— Cooled grips located outside the heated zone are referred to as “cold grips” and generally induce a
steep thermal gradient in the test specimen. Grips located outside the heated zone surrounding the test
specimen may or may not employ cooling.
Figure 2 shows a schematic example to illustrate the principle a satisfactory gripping design with cooling
system for testing tubular CMC tubes at high temperature.
NOTE 1 The choice of gripping system will depend on material, on test specimen and on alignment requirements.
The expense of the cooling system for cold grips is balanced against maintaining alignment that remains consistent
from test to test and decreased degradation of the grip due to exposure to the high temperature-oxidizing environment.
NOTE 2 The hot grip technique is limited in temperature because of the nature and strength of the grips materials
Key
1 tubular test specimen
2 upper cold grip device
3 thermal insulation panel
4 cooling system
5 window for extensometer
6 lower cold grip device
7 furnace
Figure 2 — Example of “cold grip” configuration for the determination of the axial properties of CMC
tubes at high temperature
5.2.3 Load train couplers
The load train couplers in conjunction with the type of gripping device play major roles in the alignment of
the load train and extraneous bending imposed in the tubular test specimen; they can be generally classified
as fixed and non-fixed, as discussed in ISO 20323.
If each system type can be used, the load train configuration shall ensure that the load indicated by the
load cell and the load experienced by the tubular test specimen are the same. The load train performance,
including both the alignment and force transmitting systems, shall not change because of heating.
The load train shall align the tubular test specimen axis with the direction of load application without
introduction bending or torsion in specimen.
The alignment shall be checked at room temperature and documented. The procedure described in ISO 17161
adapted to the tubular geometry of specimen should be applied.
−4
The maximum relative bending shall not exceed 5 % at an average strain of 5×10 .
5.3 Test chamber and heating set-up
The test chamber shall be as gas-tight as possible and shall allow proper control of the environment near the
tubular test specimen during the test.
The installation shall be such that the variation of the load due to the variation of pressure is less than 1 % of
the scale of the load cell being used.
Where a gas atmosphere is used, it shall be chosen in accordance with the material to be tested and the test
temperature. The level of pressure shall be chosen depending on the material to be tested, on temperature,
on the type of gas, and on the type of extensometer.
Where a vacuum chamber is used, the level of vacuum shall not induce chemical and/or physical instabilities
of the test specimen material, and of extensometer rods, when applicable. Primary vacuum (typically 1 Pa
pressure or less) is recommended.
5.4 Heating apparatus
The set-up for heating shall be constructed in such a way that the temperature gradient within the gauge
length satisfy a maximum deviation of 20 °C from the test temperature.
Heating can be provided by indirect electrical resistance (heating elements), indirect induction through a
susceptor, or radian lamp, in which case the tubular test specimen is placed in ambient air at atmospheric
pressure, unless other environments are specifically applied and reported. Direct resistance heating does
not provide uniform heating of CMC tubular test specimen due to the constituent materials and is therefore
not acceptable
NOTE An example of calibration method of test temperature is described in ISO 14574.
5.5 Strain measurement
5.5.1 General
Strain should be locally measured in order to avoid having to take into account the compliance of the
machine. This may be by means of suitable extensometers, or digital image correlation (DIC). If Poisson’s
ratio is to be determined, the tubular test specimen shall be instrumented to measure strain in both axial
(or longitudinal) and circumferential directions.
NOTE Bonded resistance strain gauges are only used for the verification of the alignment on the test specimen at
room temperature. They cannot be used to determine the axial (or longitudinal) deformation during testing at high
temperature.
5.5.2 Extensometers
5.5.2.1 General
Extensometers used for tensile testing of CMC tubular test specimens shall be capable of continuously
recording the longitudinal strain at test temperature. The used of an extensometer with the greatest gauge
length are recommended with a minimum of 25 mm required.
Extensometers shall meet the requirements of class 1 or less (class 0,5) in accordance with ISO 9513. Types
of commonly used extensometers are described in 5.5.2.2 and 5.5.2.3.
5.5.2.2 Mechanical extensometer
For a mechanical (or contact) extensometer, the gauge length shall be the longitudinal distance between
the two locations, centrally located in the mid region of the axial direction of the gauge section where the
extensometer rods contact the test specimen. The selected attachment should cause no damage to the
specimen surface.
The rods may be exposed to temperatures higher than the test specimen temperature. Temperature
induced structural changes in the rod material shall not affect the accuracy of deformation measurement.
The material used for the rods shall be chemically compatible with the test specimen material at testing
temperature.
Any extensometer contact forces shall not introduce bending greater than that allowed in 5.2.3.
Care should be taken to correct for changes in calibration of the extensometer that may occur as a result of
operating under conditions different from calibration. Verification may be done by measuring the tensile
modulus on a well-known material specimen.
Rod pressure onto the test specimen should be the minimum necessary to prevent slipping of the
extensometer rods.
5.5.2.3 Electro-optical extensometer
Electro-optical measurements in transmission require reference marks on the test specimen. For this
purpose, rods or flags shall be attached to the surface perpendicularly to its axis. The gauge length shall
be the longitudinal distance between the two reference marks. The material used for marks (and adhesive
if used) shall be compatible with the tubular test specimen material and durable at the test temperature
without altering the stress field in the specimen.
The use of integral flags as parts of the test specimen geometry is not recommended because of stress
concentration induced by such features.
Electro-optical extensometer is not recommended in the case where it is impossible to distinguish the
colours of the reference marks and the test specimen.
5.5.3 Digital image correlation
Digital image correlation (DIC) method can be used for non-contact strain-field measurement at high
temperature.
The general procedure to be followed for estimating the strain measurement shall be in accordance with
ASTM E2208-02 adapted for testing at high temperature.
This technique usually employs an optical filter to reduce the influence of radiation on the intensity of
captured images and to provide a correct signal-to-noise ratio of random patterns at elevated temperature.
In order to improve the measurement accuracy, the size of furnace window may be minimized.
In case of off-axis strain measurement, the use of a telecentric lens is required to overcome the curvature of
the tubular test specimen.
Full-field deformation output procedure and calibration data shall be annexed to the test report.
NOTE Guidelines for using the DIC method on CMC tubes are described in ISO 20323.
5.6 Temperature measurement devices
Temperature measurement shall be sufficiently sensitive and reliable to ensure that the temperature of the
tubular test specimen conforms with the limits specified in 7.1.2.
Either thermocouples conforming to IEC 60584-1 shall be used or, when thermocouples not conforming to
IEC 60584-1 or pyrometers are used, calibration data shall be annexed to the test report.
5.7 Data recording system
A calibrated recorder shall be used to record the applied tensile force and the gauge section elongation (or
strain) versus time. The use of a digital data recording system is recommended for ease of later data analysis.
Recording devices shall be accurate to within ±0,1 % for the entire testing system including readout unit and
shall have a minimum data acquisition rate of 10 Hz, with a response of 50 Hz deemed more than sufficient.
Crosshead displacement of the test machine may also be recorded but shall not define displacement or strain
in the gauge section, especially when self-aligning couplers are used in the load train.
5.8 Dimension-measuring devices
Micrometres used for measuring the dimensions of the tubular test specimen shall be in accordance with
ISO 3611. The internal and external diameters of the tubular test specimen should be measured with an
accuracy of 0,02 mm or 1 % of the measured dimension, whichever is higher. Flat-anvil-type micrometres or
callipers of similar resolution may be used for measuring the overall test specimen length and the defined
gauge length.
Ball-tipped or sharp anvil micrometres are not recommended for tubular CMCs because the resulting
measurements may be affected by the peaks and troughs of the weave.
In some cases, it is desirable, but not required, to determine the dimensions of the tubular test specimen
subtracted from surface roughness (internal and external diameters). Methods such as contacting/optical
profilometry or image analysis on a polished transverse cross-section may be used for this purpose.
6 Tubular test specimen
6.1 Specimen specifications
6.1.1 General
CMC tubes are fabricated in a wide range of sizes and geometries and across a wide spectrum of different
reinforcement fibres, distinctive ceramic matrix materials and markedly different fabrication methods. The
fibre architecture for CMC tubes also has a broad range of configurations with different fibre loadings and
directional variations. Therefore, it is currently not practical to define a single test specimen geometry that
is applicable to all CMC tubes.
The selection and definition of a tubular test specimen geometry depends on the nature of the material and
of the reinforcement architecture. The gripping system as well as the load train couplers (discussed in 5.2)
can influence the design of the test specimen geometry. Additionally, the success of an elevated-temperature
tensile test also depends on the heating mode and its extent since thermal gradients may introduce
additional stress in test specimen.
6.1.2 Dimension
The test method described applies to CMC tubes with external diameters greater than 7 mm and a minimum
of 0,5 mm in wall thickness, roughly corresponding to minimum one single layer. The ratio of external
diameter to wall thickness (d /h) is commonly extended in the range of 5 to 30.
o
The total length (L ) of specimen depends on the selected experimental configuration for testing at elevated
t
temperature with a minimum of 60 mm required in the controlled testing temperature zone. Recommended
values generally greater than 150 mm.
In any case, the volume in the gauge length (L ) shall be representative for the composite material. As a
rule, the calibrated length (l) should be commonly selected to keep the ratio (l/d ) between 2 and 3 with a
o
minimum value of 25 mm required.
Deviations outside the recommended ranges may be necessary depending upon the particular CMC being
evaluated.
6.1.3 Geometry commonly used
A straight-sided tube geometry that does not require machining to obtain proper dimensions is recommended
to carry out the test. In case of using cold gripping system, tubular test specimens with contoured gauge
section are preferred to reduce the thermal gradient in calibrated length.
For both geometries, the internal and external surfaces of the specimens may be rough and irregular.
Figure 3 represents a tubular test specimen with straight-sided geometry. Dimensional requirements for
acceptable specimen are specified in Table 1.
Figure 4 represents a tubular test specimen with a contoured gauge section geometry. Dimensional
requirements for acceptable specimen are specified in Table 2.
Figure 3 — “Generic” straight-side tube test specimen
Table 1 — Dimensional requirements for straight-side tube test specimen type
Dimensions in millimetres
Variable Symbol Minimum value Tolerance
Total length L > 60 exposed at testing temperature ±2
t
Calibrated length I > 30 for a minimal gauge length of 25 mm ±0,2
External diameter d > 7 ±0,2
o
Wall Thickness h > 0,5 and corresponding to at least a single layer ±0,2
Cylindricity c - 0,1
Figure 4 — “Generic” contoured gauge tube test specimen
Table 2 — Dimensional requirements for contoured gauge tube test specimen type
Dimensions in millimetres
Variable Symbol Minimum value Tolerance
Total length L > 150 ±2
t
> 60 exposed at testing temperature with a minimal gauge
Calibrated length l ±0,2
length of 25 mm
Calibrated diameter D at least (d + 2h ) ±0,2
o min
External diameter d > 7 ±0,2
o
Wall Thickness h > 0,5 and corresponding to at least a single layer ±0,2
Blend radius R > 15 ±2
Cylindricity c - 0,1
6.1.4 Tolerances and variability
Dimensional tolerances are related on the specific selected specimen geometry, the method of manufacturing
and the performance requirements of the CMC application. It is common for CMC tubes to have a relative
diametral variability, particularly for larger diameter tubes.
The gauge section may or may not be machined to a specific tolerance (see Table 1 and 2). However, the
difference in calibrated diameters taken out of three measurements for all the specimen types (as the centre
and at each end of the calibrated length) shall not exceed 2 % of the average of the three measurements.
NOTE Measurements of inner diameters of CMC tubes can be performed by using suitable instruments, such as “3
point internal micrometre” or “inside micrometre rod-type”.
6.2 Specimen preparation
6.2.1 General
Any test sample preparation route, including those discussed here, may be used as long as the preparation
procedure is reported in sufficient detail to allow replication.
Machining or grinding of the tubular test specimen may be necessary for two purposes:
a) to develop a controlled diameter in the gauge section;
b) to produce a uniform diameter in the grip section for fitting into the grip fixture.
Depending upon the intended application of the tensile behaviour data, use one of the following test sp
...
Norme
internationale
ISO 4255
Première édition
Céramiques techniques — Propriétés
2025-07
mécaniques des composites
céramiques à haute température —
Détermination des propriétés en
traction axiale de tubes
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical
ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites at high
temperature — Determination of axial tensile properties of tubes
Numéro de référence
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2025
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principe. 4
5 Appareillage . 5
5.1 Machine d’essai .5
5.2 Dispositif de préhension .5
5.2.1 Fixation de l’éprouvette .5
5.2.2 Emplacement et température des mors .5
5.2.3 Systèmes d’application d’effort .6
5.3 Enceinte d’essai et dispositif de chauffage .7
5.4 Appareil de chauffage .7
5.5 Mesurage de la déformation .7
5.5.1 Généralités .7
5.5.2 Extensomètres .7
5.5.3 Corrélation d’images numériques .8
5.6 Dispositifs de mesure des températures .9
5.7 Système d’enregistrement des données .9
5.8 Dispositifs de mesurage des dimensions .9
6 Éprouvette tubulaire . 9
6.1 Spécifications des éprouvettes .9
6.1.1 Généralités .9
6.1.2 Dimension .10
6.1.3 Géométrie couramment utilisée .10
6.1.4 Tolérances et variabilité .11
6.2 Préparation des éprouvettes . 12
6.2.1 Généralités . 12
6.2.2 Éprouvettes brutes de fabrication . 12
6.2.3 Recours à un usinage de surface conforme à l’application . 12
6.2.4 Pratiques routinières . 12
6.2.5 Procédure normalisée . 12
6.3 Talons de préhension et problème d’alignement . 13
6.4 Essais et nombres d’éprouvettes .14
7 Mode opératoire d’essai . 14
7.1 Considérations relatives à la température .14
7.1.1 Généralités .14
7.1.2 Zone à température contrôlée . 15
7.1.3 Mesurage de la température . 15
7.2 Configuration d’essai: autres considérations . 15
7.3 Technique d’essai . 15
7.3.1 Mesurage des dimensions des éprouvettes . 15
7.3.2 Instrumentation de l’éprouvette .16
7.3.3 Support d’éprouvette .16
7.3.4 Réglage des instruments de mesure de la déformation .16
7.3.5 Mise sous atmosphère inerte .16
7.3.6 Chauffage de l’éprouvette et contrôle de la température . .17
7.3.7 Mesurages.17
7.3.8 Analyses post-essai .18
7.4 Validité de l’essai .18
8 Calcul des résultats .18
8.1 Repérage de l’éprouvette .18
iii
8.2 Contrainte et déformation en traction axiale .19
8.3 Résistance en traction . 20
8.4 Déformation à la force maximale de traction . 20
8.5 Module de traction . 20
8.5.1 Calcul du module de traction. 20
8.5.2 Calcul du module d’élasticité en traction avec une zone linéaire .21
8.5.3 Contrainte pour les matériaux à courbe contrainte-déformation non linéaire .21
8.6 Coefficient de Poisson (facultatif) .21
8.7 Statistiques . 22
9 Rapport d’essai .22
9.1 Généralités . 22
9.2 Informations relatives aux essais . 22
9.3 Éprouvette et matériau . 22
9.3.1 Dessin de l’éprouvette tubulaire ou référence à un plan technique . 22
9.3.2 Description du matériau d’essai . 22
9.4 Équipements et paramètres d’essai . 23
9.4.1 Type et configuration de la machine d’essai . 23
9.4.2 Description de la mesure de la température et de la force . 23
9.4.3 Mode de pilotage et vitesse d’essai . 23
9.4.4 Description de la mesure de la déformation . 23
9.5 Résultats de l’essai . 23
10 Incertitudes .24
Annexe A (informative) Illustration du module de traction .25
Bibliographie .28
iv
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n’avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l’adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de brevet.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de
l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 206, Céramiques techniques, en
collaboration avec le comité technique CEN/TC 184, Céramiques techniques avancées, du Comité européen
de normalisation (CEN) conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO et le CEN (Accord de
Vienne).
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
v
Norme internationale ISO 4255:2025(fr)
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques
des composites céramiques à haute température —
Détermination des propriétés en traction axiale de tubes
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie les conditions de détermination des propriétés en traction axiale de tubes
composites à matrice céramique (CMC) avec renfort de fibres continues à température élevée sous air, sous
vide et dans les atmosphères de gaz inerte. L’applicabilité du présent document est spécifique aux composites
à matrice céramique tubulaire dont la géométrie est étroitement liée à la nature de l’architecture fibreuse
différente de celles d’éprouvettes planes.
Le présent document donne des informations sur les propriétés en traction axiale et la réponse contrainte-
déformation en fonction de la température, comme la résistance et la déformation en traction axiale à
rupture et les constantes élastiques. Les informations peuvent être utilisées pour le développement de
matériaux, le contrôle de fabrication (assurance qualité), la comparaison de matériaux, la caractérisation,
ou encore pour la production de données fiables pour le dimensionnement et la conception de composants
tubulaires.
Le présent document traite, sans s’y limiter, de pièces pouvant être élaborées par différentes voies. Le
présent document est principalement applicable aux tubes composites à matrice céramique avec renfort
de fibres continues unidirectionnel (enroulement filamentaire et disposition en bande 1D), bidirectionnel
(tressage et tissage 2D) et multidirectionnel (xD, avec x > 2), soumis à l’essai suivant l’axe du tube.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour
les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 3611, Spécification géométrique des produits (GPS) — Équipement de mesurage dimensionnel —
Caractéristiques de conception et caractéristiques métrologiques des micromètres d'extérieur
ISO 7500-1, Matériaux métalliques — Étalonnage et vérification des machines pour essais statiques uniaxiaux —
Partie 1: Machines d'essai de traction/compression — Étalonnage et vérification du système de mesure de force
ISO 9513, Matériaux métalliques — Étalonnage des chaînes extensométriques utilisées lors d'essais uniaxiaux
ISO 17161, Céramiques techniques — Céramiques composites — Détermination du degré de non-alignement lors
des essais mécaniques uniaxiaux
ISO 19634, Céramiques techniques — Céramiques composites — Notations et symboles
ISO 20507, Céramiques techniques — Vocabulaire
IEC 60584-1, Thermocouples — Part 1: EMF specifications and tolerances
ASTM E2208-02, Standard Guide for Evaluating Non-Contacting Optical Strain Measurement Systems
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 19634 et l’ISO 20507 ainsi
que les suivants, s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
température d’essai
T
température de l’éprouvette au centre de la longueur de jauge
3.2
longueur utile
L
partie de l’éprouvette où la section transversale est la plus faible et est uniforme
3.3
longueur de jauge
L
distance initiale entre les points de référence dans la longueur utile (3.2) de l’éprouvette
3.4
zone à température contrôlée
partie de la longueur utile (3.2) incluant la longueur de jauge (3.3), où l’écart de température par rapport à la
température d’essai (3.1) est inférieur à 20 °C
3.5
diamètre intérieur
d
i
distance du segment passant par le centre du tube reliant deux points diamétralement opposés situés sur la
face intérieure du tube dans la longueur de jauge (3.3)
[SOURCE: ISO 21971:2019, 3.4]
3.6
diamètre extérieur
d
o
distance du segment passant par le centre du tube reliant deux points diamétralement opposés situés sur la
face extérieure du tube dans la longueur de jauge (3.3)
[SOURCE: ISO 21971:2019, 3.3]
3.7
épaisseur de paroi
h
différence entre le diamètre extérieur (3.6) et le diamètre intérieur (3.5) dans la longueur de jauge (3.3),
divisée par deux
[SOURCE: ISO 21971:2019, 3.5, modifiée – nouvelle formulation]
3.8
aire initiale de la section transversale
S
o
aire de la section transversale de l’éprouvette dans la longueur utile (3.2), à température ambiante, avant l’essai
3.9
aire effective de la section transversale
S
o,eff
aire corrigée par un facteur pour tenir compte de la présence d’une couche superficielle
3.10
déformation longitudinale
A
variation dimensionnelle de la longueur de jauge (3.3) sous une force de traction dans la direction de la charge
Note 1 à l'article: La déformation longitudinale correspondant à la force maximale de traction est désignée par A
t,m.
3.11
déformation en traction axiale
ε
zz
variation relative de la longueur de jauge (3.3) initiale dans la direction axiale (ou longitudinale) définie
comme le rapport A/L
o
Note 1 à l'article: La déformation en traction correspondant à la force maximale de traction est désignée par ε
zzt,m.
3.12
déformation circonférentielle
ε
θθ
variation relative de la longueur de jauge (3.3) initiale dans la direction circonférentielle
3.13
force de traction uniaxiale
F
force uniaxiale supportée par l’éprouvette dans la direction axiale (ou longitudinale) à tout moment pendant
l’essai de traction
3.14
contrainte de traction axiale
σ
zz
force de traction uniaxiale (3.13) supportée par l’éprouvette dans la direction axiale (ou longitudinale) à tout
moment pendant l’essai, divisée par l’aire initiale de la section transversale (3.8)
Note 1 à l'article: La contrainte de traction axiale effective correspondant à la force de traction uniaxiale supportée par
l’éprouvette dans la direction axiale (ou longitudinale) à tout moment pendant l’essai divisée par l’aire effective de la
section transversale (3.9) est notée σ .
zz,eff
3.15
force de traction uniaxiale maximale
F
m
force de traction uniaxiale la plus élevée enregistrée au cours d’un essai de traction sur une éprouvette
jusqu’à rupture
3.16
résistance en traction axiale
σ
zz,m
rapport entre la force de traction uniaxiale maximale (3.15) et l’aire initiale de la section transversale (3.8)
Note 1 à l'article: La résistance en traction axiale effective correspondant au rapport de la force de traction uniaxiale
maximale (3.15) à l’aire effective de la section transversale (3.9) est notée σ .
zz,m,eff
3.17
Module de traction
E
zz
pente de la partie linéaire initiale de la courbe contrainte-déformation
à l’origine ou près de l’origine
Note 1 à l'article: La partie linéaire peut ne pas exister ou peut ne pas commencer à l’origine. Les différentes situations
qui correspondent à ces cas sont décrites à l’Annexe A.
Note 2 à l'article: Le module de traction effectif correspondant à la pente de la partie linéaire de la courbe contrainte-
déformation à l’origine ou près de l’origine lorsque la contrainte de traction axiale effective est utilisée est noté E .
zz eff
3.18
coefficient de Poisson
ν
θz
rapport négatif de la déformation circonférentielle (3.12) à la déformation en traction axiale (3.11)
[SOURCE: ISO 20323:2018, 3.19, modifiée – les mots «en traction» ont été ajoutés]
3.19
système de coordonnées
système utilisé pour déterminer une position dans l’espace
Note 1 à l'article: Les coordonnées cylindriques sont adoptées dans le présent document.
Note 2 à l'article: Les notations présentées à la Figure 1 s’appliquent pour une représentation dans l’espace.
Légende
z axial
r radial
θ azimutal (ou orthoradial)
Figure 1 — Système de coordonnées cylindriques utilisé pour les tubes CMC
[SOURCE: ISO 20323:2018, 3.20, modifiée – coordonnée azimutale prise en compte]
4 Principe
Une éprouvette tubulaire de dimensions spécifiées et préalablement préparée est chauffée à la température
d’essai, puis soumise à un essai de traction uniaxiale monotone jusqu’à rupture. L’essai est réalisé à vitesse
de déplacement de la traverse constante, ou à vitesse de déformation constante (ou à vitesse de chargement
constante). La force appliquée et la déformation longitudinale résultante sont mesurées et enregistrées
simultanément. La résistance et la déformation en traction uniaxiale sont déterminées à partir de la force
maximale appliquée, les autres propriétés en traction axiale sont déterminées directement à partir de la
réponse contrainte-déformation.
Lorsqu’une vitesse de chargement constante est utilisée dans la région non linéaire de la courbe de traction,
l’essai permet d’obtenir uniquement la résistance en traction axiale (3.16). Dans cette région, une vitesse
de déplacement de la traverse constante ou une vitesse de déformation constante est recommandée pour
obtenir la courbe complète.
NOTE 1 La durée d’essai est limitée afin de réduire les effets du fluage.
NOTE 2 Un chargement en traction uniaxiale signifie que la force est appliquée parallèlement à l’axe du tube, tandis
que le terme monotone désigne une vitesse d’essai continue ininterrompue sans retour en arrière jusqu’à rupture.
5 Appareillage
5.1 Machine d’essai
La machine d’essai doit être équipée d’un système de mesure de la force appliquée à l’éprouvette tubulaire
qui doit être de classe 1 ou mieux, conformément à l’ISO 7500-01.
Il convient que cette exigence reste vraie dans les conditions réelles de l’essai, par exemple, pression et
température du gaz.
5.2 Dispositif de préhension
5.2.1 Fixation de l’éprouvette
Différents types de dispositifs de préhension peuvent être utilisés pour transmettre la force mesurée
appliquée par la machine d’essai à l’éprouvette tubulaire. Le dispositif doit permettre d’éviter tout glissement
de l’éprouvette tubulaire.
La nature fragile des composites à matrice céramique (CMC) impose d’avoir un contact uniforme et continu
entre les pièces de fixation et la partie fixée de l’éprouvette tubulaire de manière à réduire au minimum
l’apparition de fissures et d’une rupture dans cette zone.
Les dispositifs de préhension sont généralement de deux catégories: ceux employant des interfaces de
fixation dites «actives» et ceux employant des interfaces de fixation dites «passives» qui incluent le dispositif
de préhension avec une liaison par collage ou par l’intermédiaire d’une goupille rotulée. Des exemples, des
descriptions et des conceptions pour les deux types de fixations sont documentés dans l’ISO 20323 pour les
essais sur CMC à température ambiante. Pour les essais à température élevée, ceux-ci doivent tenir compte
des contraintes de chauffage et environnementales associées au système utilisé.
5.2.2 Emplacement et température des mors
Selon la configuration de la machine d’essai, le dispositif de préhension peut être situé à l’intérieur ou à
l’extérieur de la zone chauffée.
— Les mors non refroidis situés à l’intérieur de la zone chauffée sont appelés «mors chauds» et ne produisent
généralement pratiquement aucun gradient thermique dans l’éprouvette.
— Les mors refroidis situés à l’extérieur de la zone chauffée sont appelés «mors froids» et induisent
généralement un gradient thermique important dans l’éprouvette. Les mors situés à l’extérieur de la
zone chauffée entourant l’éprouvette peuvent ou non utiliser le refroidissement.
La Figure 2 montre un exemple schématique pour illustrer le principe d’une conception de fixation
satisfaisante avec système de refroidissement pour permettre l’essai sur tubes CMC à haute température.
NOTE 1 Le choix du dispositif de préhension dépendra du matériau, de l’éprouvette et des exigences relatives
à l’alignement. Le coût du système de refroidissement pour les mors froids est compensé par le maintien d’un
alignement qui reste constant d’un essai à l’autre et par la diminution de la dégradation du mors due à l’exposition à
l’environnement oxydant à haute température.
NOTE 2 La technique des mors chauds est limitée en température en raison de la nature et de la résistance des
matériaux constitutifs des mors.
Légende
1 éprouvette tubulaire
2 dispositif de mors froid supérieur
3 panneau d’isolation thermique
4 système de refroidissement
5 fenêtre pour l’extensomètre
6 dispositif de mors froid inférieur
7 four
Figure 2 — Exemple de configuration de «mors froid» pour la détermination des propriétés axiales
des tubes CMC à haute température
5.2.3 Systèmes d’application d’effort
Les systèmes d’application d’effort, qui sont étroitement liés au type de dispositif de préhension, jouent un
rôle primordial dans l’alignement de la ligne de force et dans les contraintes de flexions parasites imposées
dans l’éprouvette tubulaire; ils sont généralement classés comme fixes et non fixes et sont décrits dans
l’ISO 20323.
S’il est possible d’utiliser chacun des systèmes, celui-ci doit être tel que la charge indiquée par la cellule de
force et la charge supportée par l’éprouvette tubulaire soient les mêmes. Le chauffage ne doit pas modifier la
performance du système d’application de l’effort, y compris l’alignement et la transmission de l’effort.
Le système d’application de l’effort doit aligner l’axe de l’éprouvette tubulaire avec la direction d’application
de la force sans introduire de flexion ou de torsion dans l’éprouvette.
L’alignement doit être vérifié à température ambiante et documenté. Il convient d’appliquer le mode
opératoire décrit dans l’ISO 17161, adapté à une éprouvette de géométrie tubulaire.
−4
Le pourcentage maximal en flexion ne doit pas dépasser 5 % pour une déformation moyenne de 5 × 10 .
5.3 Enceinte d’essai et dispositif de chauffage
L’enceinte d’essai doit être la plus étanche au gaz possible et elle doit permettre un contrôle adéquat de
l’environnement près de l’éprouvette tubulaire pendant l’essai.
L’installation doit être telle que la variation de charge due à la variation de pression soit inférieure à 1 % de
l’échelle de la cellule de force utilisée.
Si une atmosphère gazeuse est utilisée, elle doit être choisie en fonction du matériau à soumettre à l’essai
et de la température d’essai. Le niveau de pression doit être choisi en fonction du matériau à soumettre à
l’essai, de la température, du type de gaz et du type d’extensomètre.
Si une enceinte à vide est utilisée, le niveau de vide ne doit pas induire d’instabilités chimiques et/ou
physiques du matériau des éprouvettes et des tiges de l’extensomètre, le cas échéant. Un vide primaire (en
général, une pression de 1 Pa ou moins) est recommandé.
5.4 Appareil de chauffage
Le dispositif de chauffage doit être conçu de sorte que le gradient de température sur la longueur de jauge
corresponde à un écart maximal de 20 °C par rapport à la température d’essai.
Le chauffage peut être assuré par résistance électrique indirecte (éléments chauffants), induction indirecte
à travers un suscepteur, ou via l’utilisation d’une lampe radiante, auquel cas l’éprouvette tubulaire est
placée dans l’air ambiant à la pression atmosphérique, à moins que d’autres environnements ne soient
spécifiquement appliqués et consignés par écrit. Le chauffage direct par résistance ne permet pas un
chauffage uniforme de l’éprouvette tubulaire CMC en raison des matériaux constitutifs et n’est donc pas
acceptable.
NOTE Un exemple de méthode d’étalonnage de la température d’essai est décrit dans l’ISO 14574.
5.5 Mesurage de la déformation
5.5.1 Généralités
Il convient de mesurer la déformation de manière locale afin d’éviter de devoir prendre en compte la
complaisance de la machine. Cela peut se faire au moyen d’extensomètres appropriés ou encore par
corrélation d’images numériques (DIC). Si le coefficient de Poisson doit être déterminé, l’éprouvette tubulaire
doit être équipée d’instruments de mesure de la déformation dans les directions axiale (ou longitudinale) et
circonférentielle.
NOTE Les jauges de déformation résistives encollées sont utilisées uniquement pour la vérification de l’alignement
de l’éprouvette à température ambiante. Elles ne peuvent pas être utilisées pour mesurer la déformation axiale (ou
longitudinale) de l’éprouvette durant l’essai à haute température.
5.5.2 Extensomètres
5.5.2.1 Généralités
Les extensomètres utilisés pour les essais de traction sur éprouvettes tubulaires CMC doivent être
capables d’enregistrer en continu la déformation longitudinale à la température d’essai. L’utilisation d’un
extensomètre avec la plus grande longueur de jauge est recommandée avec un minimum de 25 mm requis.
Les extensomètres doivent répondre aux exigences de la classe 1 ou d’une classe inférieure (classe 0,5)
conformément à l’ISO 9513. Des exemples d’extensomètres d’usage courant sont décrits en 5.5.2.2 et 5.5.2.3.
5.5.2.2 Extensomètre mécanique
Dans le cas d’un extensomètre mécanique (ou à contact), la longueur utile doit être la distance longitudinale
entre les deux emplacements situés au centre de la région médiane de la direction axiale de la longueur
de jauge où les tiges de l’extensomètre entrent en contact avec l’éprouvette. Il convient que le système
d’accroche n’endommage pas la surface de l’éprouvette.
Les tiges de l’extensomètre peuvent être exposées à des températures supérieures à la température de
l’éprouvette. L’exactitude de la mesure de la déformation ne doit pas être affectée par des modifications de la
structure du matériau des tiges dues à la température. Le matériau utilisé pour les tiges doit être compatible
chimiquement avec le matériau de l’éprouvette à la température d’essai.
Les forces de contact d’un extensomètre ne doivent pas entraîner de flexion supérieure à celle autorisée
en 5.2.3.
Il convient de veiller à la correction des modifications d’étalonnage de l’extensomètre lorsque celui-ci est
utilisé dans des conditions différentes de celles de l’étalonnage. La vérification peut s’effectuer en mesurant
le module de traction sur une éprouvette constituée d’un matériau bien connu.
Il convient de régler la pression des tiges sur l’éprouvette au minimum nécessaire pour éviter qu’elles ne
glissent.
5.5.2.3 Extensomètre électro-optique
Les mesurages électro-optiques en transmission nécessitent la présence de repères de référence
sur l’éprouvette. Des tiges ou des drapeaux doivent, à cet effet, être fixés à la surface de l’éprouvette,
perpendiculairement à son axe. La longueur de jauge doit correspondre à la distance longitudinale entre
les deux repères de référence. Le matériau utilisé pour les repères (et éventuellement la colle) doit être
compatible avec le matériau de l’éprouvette tubulaire et être durable à la température d’essai sans modifier
le champ de contrainte de l’éprouvette.
L’utilisation de drapeaux intégrés à la géométrie de l’éprouvette n’est pas recommandée du fait des
concentrations de contrainte induites par ces singularités.
L’utilisation d’un extensomètre électro-optique n’est pas recommandée s’il n’est pas possible de distinguer
la couleur des repères de référence de celle de l’éprouvette.
5.5.3 Corrélation d’images numériques
La méthode par corrélation d’images numériques (DIC) peut être utilisée pour les mesures du champ de
déformation sans contact à température élevée.
La procédure générale à suivre pour estimer la déformation doit respecter la norme ASTM E2208-02 adaptée
aux essais à haute température.
Cette technique utilise habituellement un filtre optique pour réduire l’influence du rayonnement sur
l’intensité des images capturées et pour fournir un rapport signal/bruit correct de motifs aléatoires à
température élevée. Afin d’améliorer la précision de mesure, la taille de la fenêtre du four peut être réduite.
En cas de mesure de la déformation hors axe, il est nécessaire d’utiliser un objectif télécentrique pour
s’affranchir de la courbure des éprouvettes tubulaires.
La méthode de détermination des champs de déformation et les données d’étalonnage doivent être jointes au
rapport d’essai.
NOTE Des lignes directrices concernant la méthode par corrélation d’images sur les tubes CMC sont renseignées
dans l’ISO 20323.
5.6 Dispositifs de mesure des températures
La mesure de la température doit être suffisamment sensible et fiable pour que la température de l’éprouvette
tubulaire soit conforme aux limites spécifiées en 7.1.2.
Des thermocouples conformes à l’IEC 60584-1 doivent être utilisés ou si des thermocouples non conformes
à l’IEC 60584-1 ou des pyromètres sont utilisés, les données d’étalonnage doivent être jointes au rapport
d’essai.
5.7 Système d’enregistrement des données
Un enregistreur étalonné doit être utilisé pour enregistrer la force de traction appliquée et l’allongement (ou
la déformation) mesuré dans la longueur de jauge au cours du temps. L’utilisation d’une chaîne d’acquisition
numérique des données est recommandée pour faciliter l’analyse ultérieure des données.
Les dispositifs d’enregistrement doivent présenter une précision de ±0,1 % incluant l’unité de lecture et
doivent pouvoir atteindre une fréquence d’acquisition de données minimale de 10 Hz avec une réponse de
50 Hz jugée plus que suffisante.
Le déplacement de la traverse de la machine d’essai peut également être enregistré, mais ne doit pas définir
le déplacement ou la déformation dans la longueur utile de l’éprouvette, en particulier lorsque des systèmes
d’auto-alignement sont utilisés pour appliquer l’effort.
5.8 Dispositifs de mesurage des dimensions
Les micromètres utilisés pour mesurer les dimensions de l’éprouvette tubulaire doivent être conformes à
l’ISO 3611. Il convient de mesurer les diamètres intérieur et extérieur de l’éprouvette tubulaire avec une
précision de 0,02 mm ou de 1 % de la dimension mesurée, cela quelle que soit la plus grande des deux valeurs.
Un micromètre à touche fixe plan ou un pied à coulisse de précision similaire peut être utilisé pour mesurer
la longueur de l’éprouvette et la longueur de jauge définie.
Les micromètres à touche fixe en forme de bille ou pointue ne sont pas recommandés pour les composites CMC
tubulaires, car les mesures résultantes peuvent être faussées par les crêtes et les creux liés à l’embuvage de
surface.
Dans certains cas, il est souhaitable, mais pas nécessaire, de déterminer les dimensions de l’éprouvette
tubulaire en retranchement de la rugosité de surface (diamètres intérieur et extérieur). Des méthodes telles
que la profilométrie par contact ou optique ou encore l’analyse d’images sur une section transversale polie
peuvent être utilisées à cette fin.
6 Éprouvette tubulaire
6.1 Spécifications des éprouvettes
6.1.1 Généralités
Les tubes CMC sont fabriqués dans une large gamme de dimensions et de géométries, recourant à un éventail
varié de renforts fibreux et de matrices céramiques distinctes pouvant être élaborés selon des procédés
très différents. L’architecture fibreuse des tubes CMC présente également un vaste choix de configurations
accessibles, différentiables notamment par la tension des fils ou encore par leur orientation. Par conséquent,
il est actuellement impossible de définir une géométrie unique d’éprouvette pour évaluer tous les tubes CMC.
La sélection et la définition d’une géométrie d’éprouvette tubulaire dépendent de la nature du matériau et de
l’architecture de renfort. Le dispositif de préhension ainsi que les systèmes d’application d’effort (discutés
en 5.2) peuvent influencer la conception de la géométrie de l’éprouvette. En outre, le succès d’un essai de
traction à température élevée dépend également du mode de chauffage et de son étendue, car les gradients
thermiques peuvent introduire une contrainte supplémentaire dans l’éprouvette.
6.1.2 Dimension
La méthode d’essai décrite s’applique aux tubes CMC de diamètre extérieur supérieur à 7 mm et ayant une
épaisseur de paroi d’au moins 0,5 mm, correspondant approximativement à l’épaisseur minimale d’une
couche. Le rapport entre le diamètre extérieur et l’épaisseur de paroi (d /h) est généralement compris entre
o
5 et 30.
La longueur totale (L ) de l’éprouvette dépend de la configuration expérimentale choisie pour l’essai à
t
température élevée, avec un minimum de 60 mm requis dans la zone à température d’essai contrôlée. Les
valeurs recommandées sont généralement supérieures à 150 mm.
Dans tous les cas, le volume dans la longueur de jauge (L ) doit être représentatif du matériau composite. En
règle générale, il convient de sélectionner la longueur utile (l) de manière à garder le rapport (l/d ) entre 2
o
et 3 avec une valeur minimale requise de 25 mm.
I
...
ISO/TC 206
Secrétariat: JISC
Date: Première édition
2025-07-02
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des composites
céramiques à haute température — Détermination des propriétés en
traction axiale de tubes
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Mechanical properties of ceramic
composites at high temperature — Determination of axial tensile properties of tubes
ISO 4255:2025(fr)
© ISO 2025
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvreoeuvre, aucune partie
de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique
ou mécanique, y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable.
Une autorisation peut être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du
demandeur.
ISO Copyright Officecopyright office
Case postaleCP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, GenèveGeneva
Tél.:Phone: + 41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
WebWebsite: www.iso.org
Publié en Suisse
© ISO 2025 – Tous droits réservés
ii
Sommaire
Avant-propos . v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principe . 5
5 Appareillage . 5
6 Éprouvette tubulaire . 10
7 Mode opératoire d’essai . 16
8 Calcul des résultats . 21
9 Rapport d’essai . 24
10 Incertitudes . 26
Annexe A (informative) Illustration du module de traction . 27
Bibliographie . 30
Avant-propos . v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principe . 5
5 Appareillage . 5
5.1 Machine d’essai . 5
5.2 Dispositif de préhension . 5
5.3 Enceinte d’essai et dispositif de chauffage . 7
5.4 Appareil de chauffage . 7
5.5 Mesurage de la déformation . 7
5.6 Dispositifs de mesure des températures . 9
5.7 Système d’enregistrement des données . 9
5.8 Dispositifs de mesurage des dimensions . 9
6 Éprouvette tubulaire . 10
6.1 Spécifications des éprouvettes . 10
6.2 Préparation des éprouvettes . 12
6.3 Talons de préhension et problème d’alignement . 13
6.4 Essais et nombres d’éprouvettes . 15
7 Mode opératoire d’essai . 15
7.1 Considérations relatives à la température . 15
7.2 Configuration d’essai: autres considérations . 16
7.3 Technique d’essai . 16
7.4 Validité de l’essai . 19
8 Calcul des résultats . 20
8.1 Repérage de l’éprouvette . 20
8.2 Contrainte et déformation en traction axiale . 20
8.3 Résistance en traction . 21
© ISO 2025 – Tous droits réservés
iii
ISO 4255:2025(fr)
8.4 Déformation à la force maximale de traction . 21
8.5 Module de traction . 21
8.6 Coefficient de Poisson (facultatif) . 22
8.7 Statistiques . 23
9 Rapport d’essai . 23
9.1 Généralités . 23
9.2 Informations relatives aux essais . 23
9.3 Éprouvette et matériau . 23
9.4 Équipements et paramètres d’essai . 24
9.5 Résultats de l’essai . 24
10 Incertitudes . 25
Annexe A (informative) Illustration du module de traction . 26
Bibliographie . 29
© ISO 2025 – Tous droits réservés
iv
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont décrites
dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents critères
d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été rédigé
conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n’avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois, il
y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations plus
récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l’adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de brevet.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions spécifiques
de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux
principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au commerce
(OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 206, Céramiques techniques, en
collaboration avec le comité technique CEN/TC 184, Céramiques techniques avancées, du Comité européen de
normalisation (CEN) conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO et le CEN (Accord de
Vienne).
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
© ISO 2025 – Tous droits réservés
v
Norme internationale ISO 4255:2025(fr)
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des composites
céramiques à haute température — Détermination des propriétés en
traction axiale de tubes
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie les conditions de détermination des propriétés en traction axiale de tubes
composites à matrice céramique (CMC) avec renfort de fibres continues à température élevée sous air, sous
vide et dans les atmosphères de gaz inerte. L’applicabilité du présent document est spécifique aux composites
à matrice céramique tubulaire dont la géométrie est étroitement liée à la nature de l’architecture fibreuse
différente de celles d’éprouvettes planes.
Le présent document donne des informations sur les propriétés en traction axiale et la réponse contrainte-
déformation en fonction de la température, comme la résistance et la déformation en traction axiale à rupture
et les constantes élastiques. Les informations peuvent être utilisées pour le développement de matériaux, le
contrôle de fabrication (assurance qualité), la comparaison de matériaux, la caractérisation, ou encore pour la
production de données fiables pour le dimensionnement et la conception de composants tubulaires.
Le présent document traite, sans s’y limiter, de pièces pouvant être élaborées par différentes voies. Le présent
document est principalement applicable aux tubes composites à matrice céramique avec renfort de fibres
continues unidirectionnel (enroulement filamentaire et disposition en bande 1D), bidirectionnel (tressage et
tissage 2D) et multidirectionnel (xD, avec x > 2), soumis à l’essai suivant l’axe du tube.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur contenu,
des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 3611, Spécification géométrique des produits (GPS) — Équipement de mesurage dimensionnel —
Caractéristiques de conception et caractéristiques métrologiques des micromètres d'extérieur
ISO 7500-ISO 7500-1, Matériaux métalliques — Étalonnage et vérification des machines pour essais
statiques uniaxiaux — Partie 1: Machines d'essai de traction/compression — Étalonnage et vérification du
système de mesure de force
ISO 9513, Matériaux métalliques — Étalonnage des chaînes extensométriques utilisées lors d'essais
uniaxiaux
ISO 17161, Céramiques techniques — Céramiques composites — Détermination du degré de non-
alignement lors des essais mécaniques uniaxiaux
ISO 19634, Céramiques techniques — Céramiques composites — Notations et symboles
ISO 20507, Céramiques techniques — Vocabulaire
ISO 20507, Céramiques techniques — Vocabulaire
ISO 4255:2025(fr)
IEC 60584--1, Thermocouples — Part 1: EMF specifications and tolerances
ASTM E2208--02, Standard Guide for Evaluating Non-Contacting Optical Strain Measurement
Systems
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 19634 et l’ISO 20507 ainsi
que les suivants, s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— — ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https://www.iso.org/obp
— — IEC Electropedia: disponible à l’adresse https://www.electropedia.org/
3.1 3.1
température d’essai
T
température de l’éprouvette au centre de la longueur de jauge
3.2 3.2
longueur utile
L
partie de l’éprouvette où la section transversale est la plus faible et est uniforme
3.3 3.3
longueur de jauge
L
distance initiale entre les points de référence dans la longueur utile (3.2)(3.2) de l’éprouvette
3.4 3.4
zone à température contrôlée
partie de la longueur utile (3.2)(3.2) incluant la longueur de jauge (3.3),(3.3), où l’écart de température par
rapport à la température d’essai (3.1)(3.1) est inférieur à 20 °C
3.5 3.5
diamètre intérieur
d
i
distance du segment passant par le centre du tube reliant deux points diamétralement opposés situés sur la
face intérieure du tube dans la longueur de jauge (3.3)(3.3)
[SOURCE: ISO 21971:2019, 3.4]
3.6 3.6
diamètre extérieur
d
o
distance du segment passant par le centre du tube reliant deux points diamétralement opposés situés sur la
face extérieure du tube dans la longueur de jauge (3.3)(3.3)
[SOURCE: ISO 21971:2019, 3.3]
© ISO 2025 – Tous droits réservés
3.7 3.7
épaisseur de paroi
h
différence entre le diamètre extérieur (3.6)(3.6) et le diamètre intérieur (3.5)(3.5) dans la longueur de jauge
(3.3),(3.3), divisée par deux
[SOURCE: ISO 21971:2019, 3.5, modifiée – nouvelle formulation]
3.8 3.8
aire initiale de la section transversale
S
o
aire de la section transversale de l’éprouvette dans la longueur utile (3.2),(3.2), à température ambiante, avant
l’essai
3.9 3.9
aire effective de la section transversale
S
o,eff
aire corrigée par un facteur pour tenir compte de la présence d’une couche superficielle
3.10 3.10
déformation longitudinale
A
variation dimensionnelle de la longueur de jauge (3.3)(3.3) sous une force de traction dans la direction de la
charge
Note 1 à l’article l'article: La déformation longitudinale correspondant à la force maximale de traction est désignée
par A
t,m.
3.11 3.11
déformation en traction axiale
ε
zz
variation relative de la longueur de jauge (3.3)(3.3) initiale dans la direction axiale (ou longitudinale) définie
comme le rapport A/L
o
Note 1 à l’article l'article: La déformation en traction correspondant à la force maximale de traction est désignée par εzz
tεzzt,m.
3.12 3.12
déformation circonférentielle
ε
θθ
variation relative de la longueur de jauge (3.3)(3.3) initiale dans la direction circonférentielle
3.13 3.13
force de traction uniaxiale
F
force uniaxiale supportée par l’éprouvette dans la direction axiale (ou longitudinale) à tout moment pendant
l’essai de traction
3.14 3.14
contrainte de traction axiale
σ
zz
force de traction uniaxiale (3.13)(3.13) supportée par l’éprouvette dans la direction axiale (ou longitudinale)
à tout moment pendant l’essai, divisée par l’aire initiale de la section transversale (3.8)(3.8)
© ISO 2025 – Tous droits réservés
ISO 4255:2025(fr)
Note 1 à l’article l'article: La contrainte de traction axiale effective correspondant à la force de traction uniaxiale
supportée par l’éprouvette dans la direction axiale (ou longitudinale) à tout moment pendant l’essai divisée par l’aire
effective de la section transversale (3.9)(3.9) est notée σ .
zz,eff
3.15 3.15
force de traction uniaxiale maximale
F
m
force de traction uniaxiale la plus élevée enregistrée au cours d’un essai de traction sur une éprouvette jusqu’à
rupture
3.16 3.16
résistance en traction axiale
σ
zz,m
rapport entre la force de traction uniaxiale maximale (3.15)(3.15) et l’aire initiale de la section transversale
(3.8)(3.8)
Note 1 à l’article l'article: La résistance en traction axiale effective correspondant au rapport de la force de traction
uniaxiale maximale (3.15)(3.15) à l’aire effective de la section transversale (3.9)(3.9) est notée σ .
zz,m,eff
3.17 3.17
Module de traction
E
zz
pente de la partie linéaire initiale de la courbe contrainte-déformation à
l’origine ou près de l’origine
Note 1 à l’articlel'article: La partie linéaire peut ne pas exister ou peut ne pas commencer à l’origine. Les différentes
situations qui correspondent à ces cas sont décrites à l’Annexe A.l’Annexe A.
Note 2 à l’articlel'article: Le module de traction effectif correspondant à la pente de la partie linéaire de la courbe
contrainte-déformation à l’origine ou près de l’origine lorsque la contrainte de traction axiale effective est utilisée est
noté Ezz eff.
3.18 3.18
coefficient de Poisson
ν
θz
rapport négatif de la déformation circonférentielle (3.12)(3.12) à la déformation en traction axiale (3.11)(3.11)
[SOURCE: ISO 20323:2018, 3.19, modifiée – les mots «en traction» ont été ajoutés]
3.19 3.19
système de coordonnées
système utilisé pour déterminer une position dans l’espace
Note 1 à l’articlel'article: Les coordonnées cylindriques sont adoptées dans le présent document.
Note 2 à l’articlel'article: Les notations présentées à la Figure 1Figure 1 s’appliquent pour une représentation dans
l’espace.
© ISO 2025 – Tous droits réservés
4255_ed1fig1.EPS
Légende
z axial
r radial
θ azimutal (ou orthoradial)
Figure 1 — Système de coordonnées cylindriques utilisé pour les tubes CMC
[SOURCE: ISO 20323:2018, 3.20, modifiée – coordonnée azimutale prise en compte]
4 Principe
Une éprouvette tubulaire de dimensions spécifiées et préalablement préparée est chauffée à la température
d’essai, puis soumise à un essai de traction uniaxiale monotone jusqu’à rupture. L’essai est réalisé à vitesse de
déplacement de la traverse constante, ou à vitesse de déformation constante (ou à vitesse de chargement
constante). La force appliquée et la déformation longitudinale résultante sont mesurées et enregistrées
simultanément. La résistance et la déformation en traction uniaxiale sont déterminées à partir de la force
maximale appliquée, les autres propriétés en traction axiale sont déterminées directement à partir de la
réponse contrainte-déformation.
Lorsqu’une vitesse de chargement constante est utilisée dans la région non linéaire de la courbe de traction,
l’essai permet d’obtenir uniquement la résistance en traction axiale (3.16).(3.16). Dans cette région, une
vitesse de déplacement de la traverse constante ou une vitesse de déformation constante est recommandée
pour obtenir la courbe complète.
NOTE 1 La durée d’essai est limitée afin de réduire les effets du fluage.
NOTE 2 Un chargement en traction uniaxiale signifie que la force est appliquée parallèlement à l’axe du tube, tandis
que le terme monotone désigne une vitesse d’essai continue ininterrompue sans retour en arrière jusqu’à rupture.
5 Appareillage
5.1 Machine d’essai
La machine d’essai doit être équipée d’un système de mesure de la force appliquée à l’éprouvette tubulaire
qui doit être de classe 1 ou mieux, conformément à l’ISO 7500--01.
Il convient que cette exigence reste vraie dans les conditions réelles de l’essai, par exemple, pression et
température du gaz.
© ISO 2025 – Tous droits réservés
ISO 4255:2025(fr)
5.2 Dispositif de préhension
5.2.1 Fixation de l’éprouvette
Différents types de dispositifs de préhension peuvent être utilisés pour transmettre la force mesurée
appliquée par la machine d’essai à l’éprouvette tubulaire. Le dispositif doit permettre d’éviter tout glissement
de l’éprouvette tubulaire.
La nature fragile des composites à matrice céramique (CMC) impose d’avoir un contact uniforme et continu
entre les pièces de fixation et la partie fixée de l’éprouvette tubulaire de manière à réduire au minimum
l’apparition de fissures et d’une rupture dans cette zone.
Les dispositifs de préhension sont généralement de deux catégories: ceux employant des interfaces de fixation
dites «actives» et ceux employant des interfaces de fixation dites «passives» qui incluent le dispositif de
préhension avec une liaison par collage ou par l’intermédiaire d’une goupille rotulée. Des exemples, des
descriptions et des conceptions pour les deux types de fixations sont documentés dans l’ISO 20323 pour les
essais sur CMC à température ambiante. Pour les essais à température élevée, ceux-ci doivent tenir compte
des contraintes de chauffage et environnementales associées au système utilisé.
5.2.2 Emplacement et température des mors
Selon la configuration de la machine d’essai, le dispositif de préhension peut être situé à l’intérieur ou à
l’extérieur de la zone chauffée.
— — Les mors non refroidis situés à l’intérieur de la zone chauffée sont appelés «mors chauds» et ne
produisent généralement pratiquement aucun gradient thermique dans l’éprouvette.
— — Les mors refroidis situés à l’extérieur de la zone chauffée sont appelés «mors froids» et induisent
généralement un gradient thermique important dans l’éprouvette. Les mors situés à l’extérieur de la zone
chauffée entourant l’éprouvette peuvent ou non utiliser le refroidissement.
La Figure 2La Figure 2 montre un exemple schématique pour illustrer le principe d’une conception de fixation
satisfaisante avec système de refroidissement pour permettre l’essai sur tubes CMC à haute température.
NOTE 1 Le choix du dispositif de préhension dépendra du matériau, de l’éprouvette et des exigences relatives à
l’alignement. Le coût du système de refroidissement pour les mors froids est compensé par le maintien d’un alignement
qui reste constant d’un essai à l’autre et par la diminution de la dégradation du mors due à l’exposition à l’environnement
oxydant à haute température.
NOTE 2 La technique des mors chauds est limitée en température en raison de la nature et de la résistance des
matériaux constitutifs des mors.
© ISO 2025 – Tous droits réservés
4255_ed1fig2.EPS
Légende
1 éprouvette tubulaire
2 dispositif de mors froid supérieur
3 panneau d’isolation thermique
4 système de refroidissement
5 fenêtre pour l’extensomètre
6 dispositif de mors froid inférieur
7 four
Figure 2 — Exemple de configuration de «mors froid» pour la détermination des propriétés axiales
des tubes CMC à haute température
5.2.3 Systèmes d’application d’effort
Les systèmes d’application d’effort, qui sont étroitement liés au type de dispositif de préhension, jouent un
rôle primordial dans l’alignement de la ligne de force et dans les contraintes de flexions parasites imposées
dans l’éprouvette tubulaire; ils sont généralement classés comme fixes et non fixes et sont décrits dans
l’ISO 20323.
S’il est possible d’utiliser chacun des systèmes, celui-ci doit être tel que la charge indiquée par la cellule de
force et la charge supportée par l’éprouvette tubulaire soient les mêmes. Le chauffage ne doit pas modifier la
performance du système d’application de l’effort, y compris l’alignement et la transmission de l’effort.
Le système d’application de l’effort doit aligner l’axe de l’éprouvette tubulaire avec la direction d’application
de la force sans introduire de flexion ou de torsion dans l’éprouvette.
L’alignement doit être vérifié à température ambiante et documenté. Il convient d’appliquer le mode
opératoire décrit dans l’ISO 17161, adapté à une éprouvette de géométrie tubulaire.
−4
Le pourcentage maximal en flexion ne doit pas dépasser 5 % pour une déformation moyenne de 5 × 10 .
© ISO 2025 – Tous droits réservés
ISO 4255:2025(fr)
5.3 Enceinte d’essai et dispositif de chauffage
L’enceinte d’essai doit être la plus étanche au gaz possible et elle doit permettre un contrôle adéquat de
l’environnement près de l’éprouvette tubulaire pendant l’essai.
L’installation doit être telle que la variation de charge due à la variation de pression soit inférieure à 1 % de
l’échelle de la cellule de force utilisée.
Si une atmosphère gazeuse est utilisée, elle doit être choisie en fonction du matériau à soumettre à l’essai et
de la température d’essai. Le niveau de pression doit être choisi en fonction du matériau à soumettre à l’essai,
de la température, du type de gaz et du type d’extensomètre.
Si une enceinte à vide est utilisée, le niveau de vide ne doit pas induire d’instabilités chimiques et/ou physiques
du matériau des éprouvettes et des tiges de l’extensomètre, le cas échéant. Un vide primaire (en général, une
pression de 1 Pa ou moins) est recommandé.
5.4 Appareil de chauffage
Le dispositif de chauffage doit être conçu de sorte que le gradient de température sur la longueur de jauge
corresponde à un écart maximal de 20 °C par rapport à la température d’essai.
Le chauffage peut être assuré par résistance électrique indirecte (éléments chauffants), induction indirecte à
travers un suscepteur, ou via l’utilisation d’une lampe radiante, auquel cas l’éprouvette tubulaire est placée
dans l’air ambiant à la pression atmosphérique, à moins que d’autres environnements ne soient
spécifiquement appliqués et consignés par écrit. Le chauffage direct par résistance ne permet pas un chauffage
uniforme de l’éprouvette tubulaire CMC en raison des matériaux constitutifs et n’est donc pas acceptable.
NOTE Un exemple de méthode d’étalonnage de la température d’essai est décrit dans l’ISO 14574.
5.5 Mesurage de la déformation
5.5.1 Généralités
Il convient de mesurer la déformation de manière locale afin d’éviter de devoir prendre en compte la
complaisance de la machine. Cela peut se faire au moyen d’extensomètres appropriés ou encore par
corrélation d’images numériques (DIC). Si le coefficient de Poisson doit être déterminé, l’éprouvette tubulaire
doit être équipée d’instruments de mesure de la déformation dans les directions axiale (ou longitudinale) et
circonférentielle.
NOTE Les jauges de déformation résistives encollées sont utilisées uniquement pour la vérification de l’alignement
de l’éprouvette à température ambiante. Elles ne peuvent pas être utilisées pour mesurer la déformation axiale (ou
longitudinale) de l’éprouvette durant l’essai à haute température.
5.5.2 Extensomètres
5.5.2.1 Généralités
Les extensomètres utilisés pour les essais de traction sur éprouvettes tubulaires CMC doivent être capables
d’enregistrer en continu la déformation longitudinale à la température d’essai. L’utilisation d’un extensomètre
avec la plus grande longueur de jauge est recommandée avec un minimum de 25 mm requis.
Les extensomètres doivent répondre aux exigences de la classe 1 ou d’une classe inférieure (classe 0,5)
conformément à l’ISO 9513. Des exemples d’extensomètres d’usage courant sont décrits en 5.5.2.25.5.2.2 et
5.5.2.3.5.5.2.3.
© ISO 2025 – Tous droits réservés
5.5.2.2 Extensomètre mécanique
Dans le cas d’un extensomètre mécanique (ou à contact), la longueur utile doit être la distance longitudinale
entre les deux emplacements situés au centre de la région médiane de la direction axiale de la longueur de
jauge où les tiges de l’extensomètre entrent en contact avec l’éprouvette. Il convient que le système d’accroche
n’endommage pas la surface de l’éprouvette.
Les tiges de l’extensomètre peuvent être exposées à des températures supérieures à la température de
l’éprouvette. L’exactitude de la mesure de la déformation ne doit pas être affectée par des modifications de la
structure du matériau des tiges dues à la température. Le matériau utilisé pour les tiges doit être compatible
chimiquement avec le matériau de l’éprouvette à la température d’essai.
Les forces de contact d’un extensomètre ne doivent pas entraîner de flexion supérieure à celle autorisée
en 5.2.3.5.2.3.
Il convient de veiller à la correction des modifications d’étalonnage de l’extensomètre lorsque celui-ci est
utilisé dans des conditions différentes de celles de l’étalonnage. La vérification peut s’effectuer en mesurant le
module de traction sur une éprouvette constituée d’un matériau bien connu.
Il convient de régler la pression des tiges sur l’éprouvette au minimum nécessaire pour éviter qu’elles ne
glissent.
5.5.2.3 Extensomètre électro-optique
Les mesurages électro-optiques en transmission nécessitent la présence de repères de référence sur
l’éprouvette. Des tiges ou des drapeaux doivent, à cet effet, être fixés à la surface de l’éprouvette,
perpendiculairement à son axe. La longueur de jauge doit correspondre à la distance longitudinale entre les
deux repères de référence. Le matériau utilisé pour les repères (et éventuellement la colle) doit être
compatible avec le matériau de l’éprouvette tubulaire et être durable à la température d’essai sans modifier
le champ de contrainte de l’éprouvette.
L’utilisation de drapeaux intégrés à la géométrie de l’éprouvette n’est pas recommandée du fait des
concentrations de contrainte induites par ces singularités.
L’utilisation d’un extensomètre électro-optique n’est pas recommandée s’il n’est pas possible de distinguer la
couleur des repères de référence de celle de l’éprouvette.
5.5.3 Corrélation d’images numériques
La méthode par corrélation d’images numériques (DIC) peut être utilisée pour les mesures du champ de
déformation sans contact à température élevée.
La procédure générale à suivre pour estimer la déformation doit respecter la norme ASTM E2208--02 adaptée
aux essais à haute température.
Cette technique utilise habituellement un filtre optique pour réduire l’influence du rayonnement sur
l’intensité des images capturées et pour fournir un rapport signal/bruit correct de motifs aléatoires à
température élevée. Afin d’améliorer la précision de mesure, la taille de la fenêtre du four peut être réduite.
En cas de mesure de la déformation hors axe, il est nécessaire d’utiliser un objectif télécentrique pour
s’affranchir de la courbure des éprouvettes tubulaires.
La méthode de détermination des champs de déformation et les données d’étalonnage doivent être jointes au
rapport d’essai.
© ISO 2025 – Tous droits réservés
ISO 4255:2025(fr)
NOTE Des lignes directrices concernant la méthode par corrélation d’images sur les tubes CMC sont renseignées
dans l’ISO 20323.
5.6 Dispositifs de mesure des températures
La mesure de la température doit être suffisamment sensible et fiable pour que la température de l’éprouvette
tubulaire soit conforme aux limites spécifiées en 7.1.2.7.1.2.
Des thermocouples conformes à l’IEC 60584--1 doivent être utilisés ou si des thermocouples non conformes
à l’IEC 60584--1 ou des pyromètres sont utilisés, les données d’étalonnage doivent être jointes au rapport
d’essai.
5.7 Système d’enregistrement des données
Un enregistreur étalonné doit être utilisé pour enregistrer la force de traction appliquée et l’allongement (ou
la déformation) mesuré dans la longueur de jauge au cours du temps. L’utilisation d’une chaîne d’acquisition
numérique des données est recommandée pour faciliter l’analyse ultérieure des données.
Les dispositifs d’enregistrement doivent présenter une précision de ±0,1 % incluant l’unité de lecture et
doivent pouvoir atteindre une fréquence d’acquisition de données minimale de 10 Hz avec une réponse de
50 Hz jugée plus que suffisante.
Le déplacement de la traverse de la machine d’essai peut également être enregistré, mais ne doit pas définir
le déplacement ou la déformation dans la longueur utile de l’éprouvette, en particulier lorsque des systèmes
d’auto-alignement sont utilisés pour appliquer l’effort.
5.8 Dispositifs de mesurage des dimensions
Les micromètres utilisés pour mesurer les dimensions de l’éprouvette tubulaire doivent être conformes à
l’ISO 3611. Il convient de mesurer les diamètres intérieur et extérieur de l’éprouvette tubulaire avec une
précision de 0,02 mm ou de 1 % de la dimension mesurée, cela quelle que soit la plus grande des deux valeurs.
Un micromètre à touche fixe plan ou un pied à coulisse de précision similaire peut être utilisé pour mesurer
la longueur de l’éprouvette et la longueur de jauge définie.
Les micromètres à touche fixe en forme de bille ou pointue ne sont pas recommandés pour les composites CMC
tubulaires, car les mesures résultantes peuvent être faussées par les crêtes et les creux liés à l’embuvage de
surface.
Dans certains cas, il est souhaitable, mais pas nécessaire, de déterminer les dimensions de l’éprouvette
tubulaire en retranchement de la rugosité de surface (diamètres intérieur et extérieur). Des méthodes telles
que la profilométrie par contact ou optique ou encore l’analyse d’images sur une section transversale polie
peuvent être utilisées à cette fin.
6 Éprouvette tubulaire
6.1 Spécifications des éprouvettes
6.1.1 Généralités
Les tubes CMC sont fabriqués dans une large gamme de dimensions et de géométries, recourant à un éventail
varié de renforts fibreux et de matrices céramiques distinctes pouvant être élaborés selon des procédés très
différents. L’architecture fibreuse des tubes CMC présente également un vaste choix de configurations
accessibles, différentiables notamment par la tension des fils ou encore par leur orientation. Par conséquent,
il est actuellement impossible de définir une géométrie unique d’éprouvette pour évaluer tous les tubes CMC.
© ISO 2025 – Tous droits réservés
La sélection et la définition d’une géométrie d’éprouvette tubulaire dépendent de la nature du matériau et de
l’architecture de renfort. Le dispositif de préhension ainsi que les systèmes d’application d’effort (discutés en
5.2)5.2) peuvent influencer la conception de la géométrie de l’éprouvette. En outre, le succès d’un essai de
traction à température élevée dépend également du mode de chauffage et de son étendue, car les gradients
thermiques peuvent introduire une contrainte supplémentaire dans l’éprouvette.
6.1.2 Dimension
La méthode d’essai décrite s’applique aux tubes CMC de diamètre extérieur supérieur à 7 mm et ayant une
épaisseur de paroi d’au moins 0,5 mm, correspondant approximativement à l’épaisseur minimale d’une
couche. Le rapport entre le diamètre extérieur et l’épaisseur de paroi (d /h) est généralement compris entre
o
5 et 30.
La longueur totale (L ) de l’éprouvette dépend de la configuration expérimentale choisie pour l’essai à
t
température élevée, avec un minimum de 60 mm requis dans la zone à température d’essai contrôlée. Les
valeurs recommandées sont généralement supérieures à 150 mm.
Dans tous les cas, le volume dans la longueur de jauge (L ) doit être représentatif du matériau composite. En
règle générale, il convient de sélectionner la longueur utile (l) de manière à garder le rapport (l/d ) entre 2
o
et 3 avec une valeur minimale requise de 25 mm.
Il peut être nécessaire de s’écarter des plages recommandées selon la nature particulière du composite CMC
à évaluer.
6.1.3 Géométrie couramment utilisée
Une géométrie de tube à bords droits, qui ne nécessite pas d’usinage pour obtenir les dimensions appropriées,
est recommandée pour réaliser l’essai. En cas d’utilisation d’un dispositif de préhension à froid, les
éprouvettes tubulaires avec une longueur de jauge profilée sont préférées pour réduire le gradient thermique
dans la longueur utile.
Pour ces deux géométries, les surfaces interne et externe des éprouvettes peuvent être rugueuses et
irrégulières.
La Figure 3La Figure 3 représente une éprouvette tubulaire avec une géométrie à bords droits. Les exigences
dimensionnelles pour une éprouvette acceptable sont spécifiées dans le Tableau 1.Tableau 1.
La Figure 4La Figure 4 représente une éprouvette tubulaire avec une géométrie de longueur de jauge profilée.
Les exigences dimensionnelles pour une éprouvette acceptable sont spécifiées dans le Tableau 2.Tableau 2.
© ISO 2025 – Tous droits réservés
ISO 4255:2025(fr)
4255_ed1fig3.EPS
Figure 3 — Éprouvette tubulaire «générique» à bords droits
Tableau 1 — Exigences dimensionnelles pour le type d’éprouvette tubulaire à bords droits
Dimensions en millimètres
Variable Symbole Valeur minimale Tolérance
Longueur totale L > 60 exposés à la température d’essai ±2
t
Longueur utile I > 30 pour une longueur de jauge minimale de 25 mm ±0,2
Diamètre extérieur do > 7 ±0,2
Épaisseur de paroi h > 0,5 et correspondant au minimum à une seule couche ±0,2
Cylindricité c - 0,1
4255_ed1fig4.EPS
Figure 4 — Éprouvette tubulaire profilée «générique»
Tableau 2 — Exigences dimensionnelles pour les éprouvettes tubulaires profilées
Dimensions en millimètres
Variable Symbole Valeur minimale Tolérance
Longueur totale Lt > 150 ±2
© ISO 2025 – Tous droits réservés
Variable Symbole Valeur minimale Tolérance
> 60 exposés à la température d’essai avec une longueur
Longueur utile L ±0,2
minimale de jauge de 25 mm
Diamètre utile D au moins (d + 2h ) ±0,2
o min
Diamètre extérieur do > 7 ±0,2
Épaisseur de paroi h > 0,5 et correspondant au minimum à une seule couche ±0,2
Rayon de courbure R > 15 ±2
Cylindricité c - 0,1
6.1.4 Tolérances et variabilité
Les tolérances dimensionnelles sont associées à la géométrie d’éprouvette spécifique sélectionnée, au procédé
de fabrication et aux exigences de performance de l’application du composite CMC. Il est courant pour des
tubes CMC d’avoir une variabilité diamétrale relative, en particulier pour les tubes de diamètre important.
La section utile de l’éprouvette peut être usinée ou non selon une tolérance particulière (voir les Tableaux 1
et 2).Tableaux 1 et 2). Toutefois, pour tous les types d’éprouvettes, la différence de diamètre utile entre trois
mesures (réalisées au centre et à chaque extrémité de la longueur utile) ne doit pas dépasser 2 % de la valeur
moyenne.
NOTE Le mesurage des diamètres externes des tubes CMC peut être effectué à l’aide d’instruments appropriés tels
que «micromètre d’intérieur à 3 touches» ou «micromètre d’intérieur avec tige».
6.2 Préparation des éprouvettes
6.2.1 Généralités
Tout mode opératoire permettant la préparation des éprouvettes, y compris celles décrites ici, peut être utilisé
tant que celui-ci est consigné par écrit avec suffisamment de détails pour pouvoir être reproduit.
L’usinage ou le polissage de l’éprouvette tubulaire peut être nécessaire pour deux raisons:
a) a) pour prétendre à un diamètre ajusté de la zone utile;
b) b) pour obtenir un diamètre uniforme dans la zone de préhension permettant un bon ajustement
avec le dispositif de préhension.
Selon l’utilisation qui sera faite des données de l’essai, l’une des procédures de préparation des éprouvettes
suivantes doit être utilisée.
6.2.2 Éprouvettes brutes de fabrication
L’éprouvette tubulaire doit présenter un état de surface et un mode de fabrication qui soient représentatifs
lorsqu’aucun usinage n’est pratiqué. Si tel est le cas, le recours à un usinage intentionnel n’est pas indiqué. Les
éprouvettes brutes de fabrication peuvent présenter des surfaces rugueuses et des épaisseurs de paroi non
uniformes qui peuvent par conséquent provoquer un désalignement ou être sujettes à des ruptures en dehors
de la zone utile, voire les deux.
6.2.3 Recours à un usinage de surface conforme à l’application
L’éprouvette tubulaire doit présenter le même état de surface que celui du composant ciblé. Pour ce faire,
excepté si le mode opératoire relève d’un savoir-faire propre au laboratoire, toutes les précisions décrivant
les étapes d’élimination de matière, les tailles de grains des disques de polissage, la nature de la suspension
© ISO 2025 – Tous droits réservés
...
Frequently Asked Questions
ISO 4255:2025 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Mechanical properties of ceramic composites at high temperature - Determination of axial tensile properties of tubes". This standard covers: This document specifies the conditions for determination of the axial tensile properties of ceramic matrix composite (CMC) tubes with continuous fibre-reinforcement at elevated temperature in air, vacuum and inert gas atmospheres. The applicability of this document is specific to tubular geometries because fibre architecture and specimen geometry factors in composite tubes are distinctly different from those in flat specimens. This document provides information on the axial tensile properties and stress-strain response in temperature, such as axial tensile strength, axial tensile strain at failure and elastic constants. The information can be used for material development, control of manufacturing (quality insurance), material comparison, characterization, reliability and design data generation for tubular components. This document addresses, but is not restricted to, various suggested test piece fabrication methods. This document is primarily applicable to ceramic matrix composite tubes with a continuous fibrous-reinforcement: unidirectional (1D, filament winding and tape lay-up), bi-directional (2D, braid and weave) and multi-directional (xD, with x > 2), tested along the tube axis.
This document specifies the conditions for determination of the axial tensile properties of ceramic matrix composite (CMC) tubes with continuous fibre-reinforcement at elevated temperature in air, vacuum and inert gas atmospheres. The applicability of this document is specific to tubular geometries because fibre architecture and specimen geometry factors in composite tubes are distinctly different from those in flat specimens. This document provides information on the axial tensile properties and stress-strain response in temperature, such as axial tensile strength, axial tensile strain at failure and elastic constants. The information can be used for material development, control of manufacturing (quality insurance), material comparison, characterization, reliability and design data generation for tubular components. This document addresses, but is not restricted to, various suggested test piece fabrication methods. This document is primarily applicable to ceramic matrix composite tubes with a continuous fibrous-reinforcement: unidirectional (1D, filament winding and tape lay-up), bi-directional (2D, braid and weave) and multi-directional (xD, with x > 2), tested along the tube axis.
ISO 4255:2025 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 81.060.30 - Advanced ceramics. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO 4255:2025 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to ISO 230-10:2022. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
You can purchase ISO 4255:2025 directly from iTeh Standards. The document is available in PDF format and is delivered instantly after payment. Add the standard to your cart and complete the secure checkout process. iTeh Standards is an authorized distributor of ISO standards.
Der Standard ISO 4255:2025 behandelt die mechanischen Eigenschaften keramischer Verbundwerkstoffe bei hohen Temperaturen und bietet eine umfassende Norm zur Bestimmung der axialen Zugfestigkeit von Rohren aus keramischen matrixkompositen (CMC) mit kontinuierlicher Faserverstärkung. Der Geltungsbereich dieses Dokuments ist speziell auf röhrenförmige Geometrien ausgerichtet, was es sichert, dass die Unterschiede in der Faserarchitektur und der Probengeometrie von Verbundrohren, im Vergleich zu flachen Proben, angemessen berücksichtigt werden. Ein wesentlicher Vorteil dieses Standards besteht in der detaillierten Festlegung der Bedingungen für die Durchführung von Tests unter verschiedenen Umgebungsbedingungen, wie Luft, Vakuum und Inertgasatmosphären. Diese Flexibilität ermöglicht eine präzise Untersuchung der axialen Zugfestigkeit, der axialen Zugdehnung beim Bruch und der elastischen Konstanten der keramischen Komposite. Dadurch ist der Standard besonders relevant für die Materialentwicklung, die Qualitätskontrolle in der Herstellung sowie für den Vergleich, die Charakterisierung und die Generierung von Entwurfsdaten für Rohrkomponenten. Darüber hinaus adressiert dieses Dokument verschiedene vorgeschlagene Methoden zur Herstellung von Prüfstücken, was die Anwendbarkeit und den Nutzen des Standards weiter erhöht. Die detaillierten Informationen über das mechanische Verhalten unter hohen Temperaturen sind essenziell für Ingenieure und Fachleute, die im Bereich der fortschrittlichen Keramiken tätig sind, und unterstützen innovative Entwicklungen in der Technologie für keramische Verbundmaterialien. Insgesamt bietet ISO 4255:2025 eine solide Grundlage für die Bewertung der mechanischen Eigenschaften von keramischen Verbundrohren und stellt sicher, dass Anwender auf konsistente und verlässliche Daten zurückgreifen können, die für anspruchsvolle Anwendungen in verschiedenen Industrien unerlässlich sind.
ISO 4255:2025は、セラミックマトリックス複合材料（CMC）チューブの軸方向引張特性を高温環境で評価するための標準化文書です。このドキュメントは、連続繊維強化を施したチューブに特化しており、空気、真空、惰性ガスの雰囲気下でのテスト条件を詳述しています。特に注目すべきは、チューブ状のジオメトリにおける繊維アーキテクチャと試験片の形状が、平面試験片と明らかに異なる点です。 このドキュメントの強みは、温度に応じた軸方向引張強度、破壊時の軸方向引張ひずみ、弾性定数など、重要な機械的特性に関する情報を提供することにあります。これにより、材料開発や製造管理（品質保証）、材料比較、特性評価、信頼性の評価、及びチューブコンポーネントの設計データ生成に活用可能です。 さらに、ISO 4255:2025では、試験片の製造方法についての様々な提案が含まれており、新たな製造技術や実験手法の開発に寄与します。この標準文書は、単方向（1D、フィラメント巻きとテープレイアップ）、双方向（2D、ブレイドと織り）、および多方向（xD、x > 2）の連続繊維強化チューブに対して主に適用され、試験はチューブの軸方向で行われます。 ISO 4255:2025の関連性は、掌握すべき特性を行うための基準を提供することで、研究者やエンジニアが高性能なセラミック複合材料の特性を理解し、開発する際の貴重なリソースとなる点にもあります。このため、多くの業界において、特に航空宇宙や自動車産業での利用が見込まれています。
ISO 4255:2025 표준 문서는 고온에서의 세라믹 복합재 튜브의 축 인장 특성을 결정하는 조건을 명확히 지정하고 있습니다. 이 문서는 연속 섬유 보강재가 포함된 세라믹 매트릭스 복합재(CMC) 튜브에 대한 적용성을 가지며, 진공, 공기 및 불활성 가스의 분위기에서 실험이 이루어집니다. 특히, 복합재 튜브의 섬유 아키텍처와 샘플 기하학 요인이 평면 샘플과는 현저히 다르기 때문에, 이 표준은 튜브 형상에 맞춘 정보를 제공합니다. ISO 4255:2025는 축 인장 강도, 실패 시 축 인장 변형 및 탄성 상수와 같은 고온에서의 축 인장 특성 및 응력-변형 응답에 대한 중요한 정보를 제공합니다. 이 정보는 세라믹 복합재의 재료 개발, 제조 품질 보증, 재료 비교 및 특성화, 신뢰성 및 튜브 구성 요소 설계를 위한 데이터 생성을 위한 기초 자료로 유용하게 사용될 수 있습니다. 특히, 이 문서는 일축(1D), 이축(2D), 그리고 다축(xD, x>2) 구조의 연속 섬유 강화 세라믹 매트릭스 복합재 튜브를 축 방향으로 시험하는 데 중점을 두고 있으며, 다양한 시험편 제작 방법 제안도 다루고 있어 매우 포괄적입니다. 이러한 포괄적인 접근은 각종 복합재 응용 분야에서 실질적인 테스트 기반을 제공하고, 현업에서의 응용 가능성을 더욱 높입니다. ISO 4255:2025는 세라믹 복합재 튜브의 기계적 특성을 규명하는 데 있어 필수적인 표준으로써, 산업계의 요구에 부합하며 향후 개발 및 혁신을 촉진하는 데 큰 역할을 할 것으로 기대됩니다.
La norme ISO 4255:2025 offre un cadre précis pour la détermination des propriétés mécaniques des composites céramiques à matrice céramique (CMC), en particulier des tubes à renfort fibrique continu, dans des conditions de haute température. Ce document clarifie les exigences pour tester les propriétés de traction axiale des tubes céramiques, spécifiquement dans des atmosphères d'air, de vide et de gaz inerte, soulignant ainsi sa pertinence pour des applications industrielles variées. L'une des forces majeures de cette norme réside dans sa focalisation sur les géométries tubulaires, qui imposent des considérations distinctes par rapport aux éprouvettes plates. Elle tient compte des facteurs liés à l'architecture des fibres et à la géométrie des échantillons, offrant des spécifications adaptées aux conditions particulières des tubes en composites céramiques. Les données fournies, telles que la résistance à la traction axiale, la déformation à la traction axiale à la rupture et les constantes élastiques, sont essentielles pour le développement de matériaux, la maîtrise de la fabrication, la comparaison de matériaux, la caractérisation, la fiabilité et la génération de données de conception pour les composants tubulaires. De plus, le document suggère plusieurs méthodes de fabrication des éprouvettes, ce qui enrichit le champ d'application de la norme en permettant une flexibilité dans l'élaboration des tests. La norme ISO 4255:2025 constitue donc un outil indispensable pour les ingénieurs et les chercheurs travaillant sur des composites céramiques, assurant que les matériaux utilisés dans des applications haute température répondent aux exigences de performance et de sécurité. En résumé, cette norme est d'une grande valeur pour l'analyse et le développement des tubes en composites céramiques, confirmant sa pertinence dans un secteur en pleine expansion.
ISO 4255:2025는 고온에서의 세라믹 복합재 튜브의 축 방향 인장 특성을 결정하기 위한 조건을 규정하고 있습니다. 이 표준은 연속 섬유 보강이 포함된 세라믹 매트릭스 복합재(CMC) 튜브에특화되어 있으며, 이들은 기하학적 구조로 인한 복합재 특성과 평면 시험편의 특성과는 명확히 구분됩니다. 이 표준의 강점은 고온에서의 인장 강도, 파단 시의 축 방향 인장 변형률 및 탄성 상수와 같은 축 방향 인장 특성과 스트레스-변형률 응답에 대한 정보를 제공한다는 점입니다. 이러한 정보는 재료 개발뿐만 아니라 제조 과정의 품질 보증, 재료 비교, 특성화, 신뢰성 및 튜브형 구성 요소를 위한 설계 데이터 생성에 유용하게 활용될 수 있습니다. 또한 ISO 4255:2025는 다양한 시험편 제작 방법을 제안하며, 이를 통해 특정한 튜브 형상에 적합한 테스트를 수행할 수 있도록 도와줍니다. 표준은 단일 방향(1D), 이방향(2D), 다방향(xD) 등 다양한 섬유 구조의 세라믹 매트릭스 복합재 튜브에 적용 가능하여 그 범위가 매우 넓습니다. 이러한 이유로, 이 문서는 세라믹 복합재 분야에서 정확하고 신뢰할 수 있는 데이터를 제공하는 데 필수적인 역할을 합니다.
La norme ISO 4255:2025 se concentre sur les propriétés mécaniques des composites céramiques à haute température, spécifiquement pour les tubes renforcés de fibres continues. Son champ d'application bien défini permet de cibler les tubes en géométrie tubulaire, ce qui distingue cette norme des tests effectués sur des échantillons plats. Cela est crucial étant donné que l'architecture des fibres et la géométrie des échantillons influencent considérablement les propriétés des matériaux composites. Un des points forts de cette norme est qu'elle établit des conditions précises pour la détermination des propriétés de traction axiale, incluant la résistance à la traction axiale, la déformation axiale à la rupture, et les constantes élastiques. Ces informations sont essentielles pour le développement de matériaux, le contrôle de la fabrication, ainsi que pour la caractérisation et la fiabilité des composants tubulaires. La norme offre des données pertinentes qui peuvent être utilisées pour la génération de données de conception, garantissant ainsi une application efficace dans les domaines où des matériaux à haute performance sont nécessaires. En outre, la norme ISO 4255:2025 traite divers méthodes de fabrication des pièces d'essai, ce qui enrichit la norme en termes de flexibilité et d'applicabilité. Cela permet aux ingénieurs et chercheurs de mieux adapter leurs processus de test et d'évaluation en fonction des spécificités du produit final. Globalement, la norme est extrêmement pertinente pour l'industrie des céramiques avancées et des composites, car elle répond à un besoin croissant de standardisation et de fiabilité dans l'évaluation des matériaux à haute température. La mise en œuvre de cette norme pourrait grandement contribuer à l'amélioration de la qualité et de la performance des composants tubulaires en céramique, positionnant ainsi le secteur pour des avancées notables en ingénierie et en technologie des matériaux.
Die Norm ISO 4255:2025 bietet eine umfassende und spezifizierte Vorgehensweise zur Bestimmung der axialen Zugeigenschaften von keramischen Matrixverbundrohren (CMC) mit kontinuierlicher Faserverstärkung bei erhöhten Temperaturen. Der klare Fokus auf Rohrgeometrien stellt sicher, dass Unterschiede in der Faserarchitektur und der Geometrie von Proben berücksichtigt werden, was für die Genauigkeit der Testergebnisse entscheidend ist. Die Stärken dieser Norm liegen in ihrer detaillierten Beschreibung der Prüfbedingungen, die für eine Vielzahl von Umgebungen wie Luft, Vakuum und Inertgasatmosphären geeignet sind. Dadurch wird eine hohe Flexibilität und Anpassungsfähigkeit an verschiedene industrielle Anwendungen erreicht. Zusätzlich liefert die Norm wesentliche Informationen über die axiale Zugfestigkeit, die axiale Zugdehnung bis zum Versagen und die elastischen Konstanten, die für Materialentwicklung und Qualitätskontrolle wesentlich sind. Darüber hinaus unterstützt die ISO 4255:2025 die Materialvergleichung und Charakterisierung von keramischen Verbundstoffen, was für die Zuverlässigkeit und das Design von Rohrkomponenten von großer Bedeutung ist. Die Tatsache, dass verschiedene vorgeschlagene Fertigungsmethoden für Prüfstücke angesprochen werden, zeigt die Relevanz der Norm für eine breite Palette von Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der fortschrittlichen Keramiken. Insgesamt ist ISO 4255:2025 eine entscheidende Norm für Ingenieure und Wissenschaftler, die im Bereich der feinen Keramiken und deren Anwendungen tätig sind, und stellt sicher, dass die axiale Zugfestigkeit von keramischen Verbundrohren sowohl zuverlässig als auch reproduzierbar ermittelt werden kann. Diese Norm fördert nicht nur die Entwicklung neuer Materialien, sondern steigert auch die Qualitätssicherung in der Fertigung und ist ein unverzichtbares Hilfsmittel für die Erstellung von Entwurfsdaten für innovative technische Anwendungen.
The ISO 4255:2025 standard provides a comprehensive framework for determining the axial tensile properties of ceramic matrix composite (CMC) tubes under high-temperature conditions. Its scope is specifically tailored to assess the mechanical properties of these specialized materials, addressing the unique characteristics of tubular geometries as opposed to flat specimens. This focus is particularly relevant as fiber architecture and specimen geometry can significantly influence the performance of ceramic composites. One of the notable strengths of ISO 4255:2025 is its detailed methodology for testing in various environments, including air, vacuum, and inert gas atmospheres. This breadth of applicability ensures that the standard can accommodate different manufacturing and application scenarios, enhancing its utility across various industries that utilize CMC tubes. The document not only specifies the conditions for testing but also details the critical parameters such as axial tensile strength, tensile strain at failure, and elastic constants. This information is valuable for material development and characterization, enabling engineers and researchers to accurately assess material performance at elevated temperatures. Moreover, the standard supports quality assurance processes in manufacturing by providing guidelines that can be employed for material comparison and reliability studies. The inclusion of different suggested test piece fabrication methods further enriches the standard, allowing for flexible adoption in various production environments. Overall, ISO 4255:2025 stands out as a pertinent resource in the field of advanced ceramics and composites, offering vital insights and methodologies that enhance understanding and application of the mechanical properties of ceramic composites, particularly in high-temperature settings. Its focus on tubular geometries makes it an indispensable tool for engineers and material scientists working on innovative solutions in advanced technical ceramics.
ISO 4255:2025は、セラミックマトリックス複合材（CMC）チューブの軸方向引張特性を高温環境下で測定するための条件を詳細に定めた標準です。この文書は、連続繊維強化されたセラミックチューブに特化しており、主に空気、真空、惰性ガスの雰囲気下における試験条件を明確にしています。 この標準の強みは、試験片の幾何学的特性と繊維アーキテクチャが複合材料チューブと平面試験片では大きく異なることを考慮し、チューブ形状専用に設計されている点です。これにより、軸方向引張強度、破壊時の軸方向引張ひずみ、弾性定数といった重要な機械的特性が正確に評価可能となります。温度変化に伴う応力-ひずみ応答に関する情報も提供されており、材料開発や製造管理（品質保証）、材料比較、特性評価、信頼性、設計データ生成の基礎として活用されます。 さらに、多様な試験片製作方法に関する情報も網羅されており、特に一方向（1D）、二方向（2D）、多方向（xD）の繊維強化のテストに対して、チューブ軸に沿って実施されることが強調されています。この標準は、先進的なセラミック技術の開発を支援し、業界の要求に応じた信頼性の高い基準を提供するための重要な文書として位置づけられます。 ISO 4255:2025は、材料の特性を正確に把握し、それに基づいた設計や製造を行う上での不可欠な指針を提供するため、先進的なセラミックおよびその用途における広範な関連性を持っています。
The ISO 4255:2025 standard meticulously outlines the methodology for determining the axial tensile properties of ceramic matrix composite (CMC) tubes that incorporate continuous fiber reinforcement under high-temperature conditions. Its focus on tubular geometries is particularly noteworthy, as it distinguishes the specific requirements and test conditions necessary for these composite materials, recognizing that their fiber architecture and geometry differ significantly from flat specimens. One of the key strengths of ISO 4255:2025 is its comprehensive scope, which encompasses various atmospheric conditions-air, vacuum, and inert gas-during testing. This versatility ensures that the resulting data on axial tensile properties can be applicable in multiple demanding environments, enhancing the standard’s relevance in both research and practical applications. The standard provides critical insights into important mechanical properties such as axial tensile strength, axial tensile strain at failure, and elastic constants, which are essential for engineers and researchers involved in material development and reliability assessments. By offering detailed guidelines for test piece fabrication methods, the standard aids in establishing consistency and quality assurance during the manufacturing of CMC tubes. Moreover, the emphasis on a variety of reinforcement architectures-unidirectional, bi-directional, and multi-directional-within the standard reflects a broader applicability, making it a crucial resource for the characterization and comparison of diverse materials. The information garnered through adherence to ISO 4255:2025 is invaluable for design data generation, supporting advancements in high-performance applications. In summary, ISO 4255:2025 provides a robust framework for evaluating the mechanical properties of ceramic composites at elevated temperatures, underscoring its importance for the progression of advanced ceramics and their utilization in critical engineering applications. The thorough approach to axial tensile properties and the meticulous detail provided for testing conditions affirm its stature as an essential standard in the field of fine ceramics.
ISO 4255:2025は、セラミックマトリックス複合材料（CMC）チューブの軸方向引張特性を高温で確認するための標準化文書です。この標準の範囲は、空気、真空、惰性ガスの雰囲気における連続繊維強化を施したチューブの条件を明確に定義しています。特に、チューブの幾何学が平面試験片とは異なるため、チューブ形状に特化している点が強調されています。 ISO 4255:2025の強みは、試験に必要な詳細な情報を提供するところにあります。軸方向引張強度、破断時の軸方向引張ひずみ、弾性定数などの軸方向引張特性と応力-ひずみ応答に関する情報は、材料開発や製造管理（品質保証）、材料比較、特性評価、信頼性検証、チューブコンポーネントの設計データ生成に直接利用できます。このように、本標準は、材料の特性を明確に理解し、 Controlled Manufacturingに資する重要な手段を提供します。 また、ISO 4255:2025は、試験片の製作方法についても多様性があり、提案された製作手法に対して柔軟性があります。1次元（フィラメント巻きおよびテープレイアップ）、2次元（編組および織り）、および多方向（xD、x > 2）の連続繊維強化チューブが、チューブの軸に沿ってテストされることを考慮しています。これにより、様々な製造プロセスにおいて生成されるチューブ製品に対する適応性が高いと言えるでしょう。 この標準は、先端セラミックスおよび先進的技術セラミックスの分野において非常に関連性が高く、特に温度環境での材料特性に対する正確な測定を行うための重要な基準を提供しています。全体として、ISO 4255:2025は、セラミックスにおける引張特性分析において不可欠なドキュメントとして位置付けられ、その技術的な枠組みは業界全体での品質向上と信頼性の確保に寄与します。
ISO 4255:2025 문서는 고온에서 세라믹 복합 재료 튜브의 축 방향 인장 특성을 규명하기 위한 표준이다. 이 표준은 세라믹 매트릭스 복합(CMC) 튜브의 축 방향 인장 강도, 파단 시 전단 변형률 및 탄성 상수와 같은 기계적 특성을 측정하기 위한 조건을 명시하고 있다. 특히, 이 문서는 연속 섬유 보강이 포함된 튜브 형태의 샘플에 초점을 맞추고 있으며, 이러한 형태의 복합 튜브는 평면 샘플과 다르게 섬유 구조와 샘플 형태의 요소가 구분된다는 점에서 중요한 의미가 있다. ISO 4255:2025의 강점은 다양한 시험-piece 제작 방법을 제안하고 이를 바탕으로 고온 환경에서의 강도와 변형 응답을 분석할 수 있다는 점이다. 이러한 정보는 재료 개발, 제조 품질 보증, 재료 비교 및 특성화, 신뢰성 평가, 그리고 튜브형 부품의 설계 데이터 생성에 활용될 수 있다. 또한, 이 문서는 테이프 레이업 및 필라멘트 와인딩과 같은 일방향(1D), 이방향(2D), 그리고 다방향(xD) 복합재의 특성을 포함하여, 이러한 다양한 구조적 특성을 포괄적으로 다루고 있어 적용성이 넓다. ISO 4255:2025는 고온에서 세라믹 복합재료의 기계적 성질을 체계적으로 연구하고 적용할 수 있는 프레임워크를 제공함으로써, 산업계와 연구 분야에서의 중요성을 높이고 있다. 이를 통해 ISO 4255:2025는 고온 환경에서 세라믹 복합재료의 신뢰성과 설계 가능성을 더욱 향상시키는 데 기여하고 있다.
The ISO 4255:2025 standard plays a crucial role in the advancement of fine ceramics, especially regarding the mechanical properties of ceramic matrix composites (CMCs) at elevated temperatures. This document is specifically tailored to define the conditions under which the axial tensile properties of CMC tubes are determined, making it highly relevant for industries utilizing advanced ceramics in high-temperature applications. One significant strength of ISO 4255:2025 is its focus on tubular geometries. Unlike flat specimens, the properties of CMC tubes are influenced by unique factors related to fiber architecture and specimen geometry, which this standard explicitly addresses. This specificity ensures that users can accurately evaluate the axial tensile strength, tensile strain at failure, and elastic constants of the materials, providing a robust framework for analysis. The standard is comprehensive in its scope, covering various continuous fiber-reinforcement architectures, including unidirectional, bi-directional, and multi-directional configurations. By specifying testing methods across different atmospheric conditions-namely air, vacuum, and inert gas-the standard allows for a thorough understanding of how CMC tubes perform under realistic service environments. This adaptability makes it a valuable resource for material scientists and engineers aiming to characterize the performance and reliability of advanced ceramic materials. Furthermore, ISO 4255:2025 supports critical processes such as material development, quality assurance during manufacturing, and material comparison. Users can leverage the information generated from axial tensile tests to enhance design data for tubular components, fostering innovation in applications where high-strength ceramics are pivotal. The inclusion of suggested fabrication methods for test pieces also adds to the strength of this standard. This guidance helps users ensure that the testing process adheres to best practices, thereby improving the reliability of the results obtained. In summary, the ISO 4255:2025 standard provides a detailed and relevant methodology for analyzing the mechanical properties of ceramic composite tubes at high temperatures, making it an essential reference for professionals working in the field of advanced ceramics.
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
Loading comments...