Plastics — Determination of Charpy impact properties — Part 2: Instrumented impact test

1.1 This document specifies a method for determining Charpy impact properties of plastics from force-deflection diagrams. Different types of rod-shaped test specimens and test configurations, as well as test parameters depending on the type of material, the type of test specimen and the type of notch, are defined in ISO 179-1. Dynamic effects such as load-cell/striker resonance, test specimen resonance and initial-contact/inertia peaks are described in this document (see Figure 1, Curve b, and Annex A). 1.2 ISO 179-1 is suitable for characterizing the impact behaviour by the impact strength only and for using apparatus whose potential energy is matched approximately to the particular energy to break to be measured (see ISO 13802:2015, Annex E). This document is used to record a force-deflection or force-time diagram for detailed characterization of the impact behaviour, and for developing automatic apparatus, i.e. avoiding the need to match energy. The method described in this document is also suitable for: — acquiring more and different materials characteristics under impact conditions; — supervising the Charpy test procedure, as this instrumentation allows detection of typical operational mistakes, such as the specimen not being in close contact with the supports; — automatically detecting the type of break; — pendulum type instruments to avoid frequent changes of pendulum hammers; — measuring fracture mechanical properties described in other ISO standards. 1.3 For the range of materials which can be tested by this method, see ISO 179-1:2010, Clause 1. 1.4 For the general comparability of test results, see ISO 179-1:2010, Clause 1. 1.5 Information on the typical behaviour of materials can be obtained by testing at different temperatures, by varying the notch radius and/or specimen thickness and by testing specimens prepared under different conditions. It is not the purpose of this document to give an interpretation of the mechanism occurring at every point on the force-deflection diagram. These interpretations are a task for on-going scientific research. 1.6 The test results obtained with this method are comparable only if the conditions of test specimen preparation, as well as the test conditions, are the same. The impact behaviour of finished products cannot, therefore, be predicted directly from this test.

Plastiques — Détermination des caractéristiques au choc Charpy — Partie 2: Essai de choc instrumenté

1.1 Le présent document spécifie une méthode pour la détermination des propriétés des plastiques au choc Charpy à partir de diagrammes force/flèche. L'ISO 179-1 définit différents types d'éprouvettes en forme de barreau, diverses configurations d'essai, ainsi que les paramètres d'essai à adopter suivant le type de matériau, d'éprouvette et d'entaille. En outre, le présent document décrit les effets dynamiques, tels que la résonance de la cellule de charge/du percuteur, la résonance de l'éprouvette et les pics d'inertie au contact initial (voir la Figure 1, courbe b, et l'Annexe A). 1.2 L'ISO 179-1 est utilisable pour caractériser le comportement au choc, mais uniquement à partir de la résistance au choc et avec un appareil dont l'énergie potentielle est adaptée à l'énergie particulière à la rupture à mesurer (voir l'ISO 13802:2015, Annexe E). Le présent document est utilisé pour enregistrer un diagramme force/flèche ou force/temps pour caractériser le comportement au choc et pour mettre au point un appareillage automatique, c'est-à-dire un appareillage qui évite l'ajustement des énergies. La méthode décrite dans le présent document convient également pour: — acquérir davantage de caractéristiques et des caractéristiques de matériaux différents dans des conditions de choc; — superviser le mode opératoire d'essai Charpy, car ces instruments permettent la détection d'erreurs opérationnelles type, par exemple lorsque l'éprouvette n'est pas en contact étroit avec les supports; — détecter automatiquement le type de rupture; — les instruments de type à pendule pour éviter des changements fréquents de marteaux; — mesurer les propriétés mécaniques de rupture décrites dans d'autres normes ISO. 1.3 En ce qui concerne l'éventail des matériaux pouvant être soumis à l'essai au moyen de la présente méthode, voir l'ISO 179-1:2010, Article 1. 1.4 En ce qui concerne la comparabilité générale des résultats d'essai, voir l'ISO 179-1:2010, Article 1. 1.5 Des informations relatives au comportement caractéristique des matériaux peuvent être obtenues en conduisant les essais à différentes températures, en faisant varier le rayon de l'entaille et/ou l'épaisseur de l'éprouvette et en soumettant à l'essai des éprouvettes ayant été préparées dans différentes conditions. Le présent document n'a pas pour but de donner une explication du mécanisme qui intervient à chaque point particulier du diagramme force/flèche. Ces explications sont étudiées dans le cadre des recherches scientifiques actuellement en cours. 1.6 Les résultats d'essai obtenus avec cette méthode ne sont comparables qui si les conditions de préparation des éprouvettes et les conditions d'essai retenues sont les mêmes. De ce fait, le comportement au choc des produits finis ne peut pas être directement déduit de l'essai.

General Information

Status
Published
Publication Date
13-May-2020
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
10-Apr-2020
Completion Date
14-May-2020
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 179-2
Second edition
2020-05
Plastics — Determination of Charpy
impact properties —
Part 2:
Instrumented impact test
Plastiques — Détermination des caractéristiques au choc Charpy —
Partie 2: Essai de choc instrumenté
Reference number
ISO 179-2:2020(E)
ISO 2020
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ISO 179-2:2020(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2020

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.
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Fax: +41 22 749 09 47
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 179-2:2020(E)
Contents Page

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

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

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

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

4 Principle ........................................................................................................................................................................................................................ 7

5 Apparatus ..................................................................................................................................................................................................................... 7

6 Test specimens.....................................................................................................................................................................................................11

7 Procedure..................................................................................................................................................................................................................11

8 Calculation and expression of results ..........................................................................................................................................12

8.1 General ........................................................................................................................................................................................................12

8.2 Calculation of deflection ..............................................................................................................................................................12

8.3 Calculation of energy ......................................................................................................................................................................13

8.4 Calculation of impact strength ...............................................................................................................................................14

8.4.1 Unnotched test specimens....................................................................................................................................14

8.4.2 Notched test specimens ..........................................................................................................................................14

8.5 Statistical parameters ....................................................................................................................................................................15

8.6 Number of significant figures ..................................................................................................................................................15

9 Precision ....................................................................................................................................................................................................................15

10 Test report ................................................................................................................................................................................................................15

Annex A (informative) Inertial peak ..................................................................................................................................................................17

Annex B (informative) Mass of frame ...............................................................................................................................................................20

Annex C (informative) Precision data ...............................................................................................................................................................21

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

© ISO 2020 – All rights reserved iii
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ISO 179-2:2020(E)
Foreword

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

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

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).

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

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

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation on the 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 the following

URL: www .iso .org/ iso/ foreword .html.

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 2,

Mechanical properties, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN)

Technical Committee CEN/TC 249, Plastics, in accordance with the Agreement on technical cooperation

between ISO and CEN (Vienna Agreement).

This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 179-2:1997), which has been technically

revised. It also incorporates the Technical Corrigendum ISO 179-2:1997/Cor 1:1998 and the Amendment

ISO 179-2:1997/Amd 1:2011.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— references to ISO 13802:2015 have been updated;
— force calibration requirements have been clarified;

— a new subclause for the determination of test speed when using falling mass instruments has been

added (see 5.1.6).
A list of all parts of the ISO 179 series can be found on the ISO website.

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 179-2:2020(E)
Plastics — Determination of Charpy impact properties —
Part 2:
Instrumented impact test
1 Scope

1.1 This document specifies a method for determining Charpy impact properties of plastics from

force-deflection diagrams. Different types of rod-shaped test specimens and test configurations, as well

as test parameters depending on the type of material, the type of test specimen and the type of notch, are

defined in ISO 179-1.

Dynamic effects such as load-cell/striker resonance, test specimen resonance and initial-contact/

inertia peaks are described in this document (see Figure 1, Curve b, and Annex A).

1.2 ISO 179-1 is suitable for characterizing the impact behaviour by the impact strength only and for

using apparatus whose potential energy is matched approximately to the particular energy to break

to be measured (see ISO 13802:2015, Annex E). This document is used to record a force-deflection or

force-time diagram for detailed characterization of the impact behaviour, and for developing automatic

apparatus, i.e. avoiding the need to match energy.
The method described in this document is also suitable for:

— acquiring more and different materials characteristics under impact conditions;

— supervising the Charpy test procedure, as this instrumentation allows detection of typical

operational mistakes, such as the specimen not being in close contact with the supports;

— automatically detecting the type of break;
— pendulum type instruments to avoid frequent changes of pendulum hammers;
— measuring fracture mechanical properties described in other ISO standards.

1.3 For the range of materials which can be tested by this method, see ISO 179-1:2010, Clause 1.

1.4 For the general comparability of test results, see ISO 179-1:2010, Clause 1.

1.5 Information on the typical behaviour of materials can be obtained by testing at different

temperatures, by varying the notch radius and/or specimen thickness and by testing specimens prepared

under different conditions.

It is not the purpose of this document to give an interpretation of the mechanism occurring at every

point on the force-deflection diagram. These interpretations are a task for on-going scientific research.

1.6 The test results obtained with this method are comparable only if the conditions of test specimen

preparation, as well as the test conditions, are the same. The impact behaviour of finished products

cannot, therefore, be predicted directly from this test.
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ISO 179-2:2020(E)
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 179-1:2010, Plastics — Determination of Charpy impact properties — Part 1: Non-instrumented

impact test
ISO 291, Plastics — Standard atmospheres for conditioning and testing

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

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

ISO 13802:2015, Plastics — Verification of pendulum impact-testing machines — Charpy, Izod and tensile

impact-testing
3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 179-1 and the following apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
impact velocity

velocity of the striker relative to the test specimen supports at the moment of impact

Note 1 to entry: It is expressed in metres per second (m/s).
3.2
inertial peak
first peak in a force-time or force-deflection diagram

Note 1 to entry: Inertial peak arises from the inertia of that part of the test specimen accelerated after the first

contact with the striker (see Figure 1, Curve b, and Annex A).
3.3
impact force

force exerted by the striking edge on the test specimen in the direction of impact

Note 1 to entry: It is expressed in newtons (N).
2 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 179-2:2020(E)
a) Force-deflection (N and C,t)
b) Force-time (C,b)
Key
X1 deflection (s) after impact in millimetres t time at break
X2 time after impact in milliseconds, ms s deflection at break
Y force (F) in newtons, N N no break, specimen pulled through
F maximum impact force C,t complete break, tough
F peak force of inertial peak C,b complete break, brittle
s deflection at maximum impact force F 1 5% of the maximum impact force
M M
s limiting deflection, beginning off pull-through
NOTE For the types of failure, see Figure 2.
Figure 1 — Typical force-deflection and force-time curves
© ISO 2020 – All rights reserved 3
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ISO 179-2:2020(E)
3.4
deflection

displacement of the striker relative to the test specimen supports after impact, starting at first contact

between striker and test specimen
Note 1 to entry: It is expressed in millimetres (mm).
3.5
impact energy

energy expended in accelerating, deforming and breaking the test specimen during the deflection (3.4)

Note 1 to entry: It is expressed in joules (J).
3.6
maximum impact force

maximum value of the impact force (3.3) in a force-time or force-deflection diagram

Note 1 to entry: See Figure 1.
Note 2 to entry: It is expressed in newtons (N).
3.7
deflection at maximum impact force
deflection (3.4) at which the maximum impact force (3.6) occurs
Note 1 to entry: See Figure 1.
Note 2 to entry: It is expressed in millimetres (mm).
3.8
energy to maximum impact force
energy expended up to the deflection at maximum impact force (3.7)
Note 1 to entry: It is expressed in joules (J).
3.9
deflection at break

deflection (3.4) at which the impact force is reduced to less than or equal to 5 % of the maximum impact

force (3.6)
Note 1 to entry: See Figure 1.
Note 2 to entry: It is expressed in millimetres (mm).
3.10
impact energy at break
impact energy (3.5) up to the deflection at break (3.9)
Note 1 to entry: It is expressed in joules (J).
4 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 179-2:2020(E)
3.11
Charpy impact strength
Charpy notched impact strength
a (a )
cU cN

impact energy at break (3.10) relative to the initial central cross-sectional area A (A ) of the unnotched

(notched) specimen
Note 1 to entry: It is expressed in kilojoules per square metre (kJ/m ).
Note 2 to entry: See 8.4 and ISO 179-1:2010, 3.1 and 3.2.
3.12
type of failure

type of deformation behaviour of the material under test up to and including the breaking event

Note 1 to entry: Failure types are: complete break (3.13), hinge break (3.14), partial break (3.15), non-break (3.16).

See Figure 2.

Note 2 to entry: Types t, b and s represent subgroups of the complete break C and hinge break H defined below. For

these types, values of the impact energy at break W , and thus for the Charpy impact strength, may be averaged

to give a common mean value. For specimens giving a partial break P and for materials exhibiting interlaminar

shear fracture, see ISO 179-1:2010, 7.7. For specimens showing more than one failure type, see ISO 179-1:2010, 7.7

and ISO 179-1:2010, Clause 10 l).

Note 3 to entry: As can be seen from Figure 2, the deflection and the impact energy at maximum force are

identical to the deflection and impact energy at break in the case of splintering failure (see Curve s) and brittle

failure (see Curve b), where unstable cracking takes place at the maximum impact force.

Note 4 to entry: Usually, complete and hinge breaks cannot be differentiated in an automatic assessment based

on the force-time or force deflection-curve.
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ISO 179-2:2020(E)
Key
N no break (3.16) s deflection limit; beginning of pull-through
P partial break (3.15) x deflection s after impact in millimetres
C complete break (3.13) y impact force in newtons, N

NOTE 1 Due to the different modes of deformation, force-deformation curves obtained using this document

[1]

show features which are different from those obtained using ISO 6603-2 . In particular, the first damage event

in instrumented puncture tests frequently appears as a slight sudden force decrease (crack initiation), followed

by a gradual force increase. Force increases after crack initiation are never observed in instrumented three-point-

bending impact tests. Furthermore, inertial effects are not as pronounced in plate impact tests as they are in bending

impacts tests (see Annex A).

NOTE 2 The distinction between break types P and C,t is difficult. As there is some extent of unstable crack growth

in the F-s-diagram labelled C,t, the breaking behaviour was rated as less ductile than in case P when drafting the

document. Therefore, the letter “t” was used instead of “d”, which could be associated with ductile behaviour and

would better apply to break types N and P.

NOTE 3 This document can be applied to automatic testing routines. For this it is also necessary to automatically

assign the types of break by a suitable assessment of the force-time or force deflection traces observed. The table

below is an example of assessment rules that have been used successfully. Both rules are to be met for assignment.

Type of break Rule for deflection Rule for force
F(s ) c*F
L M
s ≥ s
B L
Non break
The factor c was determined experimentally
s = 31mm
and set to c = 0,3
F ≤ F(s ) ≤ c*F
0 L M
Partial break s ≥ s
B L F is the level of force at which the test is con-
sidered to be finished, e.g. F = 0,05*F
0 M
Type s: (s – s ) ≤ 1mm
B M
Type b: (s – s ) ≤ 2mm
B D
Type t: (s – s ) ≥ 2mm
B D
Complete break
s is the deflection after s ,
D M
where the steepest decline
of the F-s-curve occurs

Figure 2 — Typical force-deflection curves showing different failure modes for Type 1

specimens tested edgewise
3.13
complete break

break where the specimen separates into two or more pieces, subdivided in the following behaviours:

Note 1 to entry: See Figure 2.
3.13.1
tough break

yielding followed by stable cracking, resulting in a force at the deflection limit s which is less than or

equal to 5 % of the maximum force
3.13.2
brittle break
yielding followed by unstable cracking
6 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 179-2:2020(E)
3.13.3
splintering break
unstable cracking followed by splintering
3.14
hinge break

incomplete break, such that one part of the specimen cannot support itself above the horizontal when

the other part is held vertically (less than 90° included angle)
3.15
partial break
incomplete break that does not meet the definition for a hinge or complete break

Note 1 to entry: For automatic detection resulting in a force at the deflection limit s which is greater than 5 % of

the maximum force.
3.16
non-break
yielding followed by plastic deformation up to the deflection limit, s

Note 1 to entry: The test specimen shows extended plastic deformation but no visible fracture surfaces.

4 Principle

A rod-shaped test specimen, supported near its ends as a horizontal beam, is impacted perpendicularly,

with the line of impact midway between the supports, and bent at a high, nominally constant velocity.

During the impact, the impact force is recorded as a function of time and/or deflection. Depending on

the method of evaluation, the deflection of the specimen may be either measured directly by suitable

measuring devices or, in the case of energy carriers which give a frictionless impact, calculated from

the initial velocity and the force as a function of time. The force-deflection diagram obtained in these

tests describes the high-bending-rate impact behaviour of the specimen from which several aspects of

the material properties may be inferred.
5 Apparatus
5.1 Test machine
5.1.1 Basic components

The basic components of the test machine are the energy carrier, the striker and the frame with its

specimen supports. The energy carrier may be of the inertial type (e.g. a pendulum or free-falling dart,

which may be spring- or pneumatically assisted before impact) or of the hydraulic type.

The test machine shall ensure that the specimen is bent by the impact at a nominally constant velocity

perpendicular to the specimen length. The force exerted on the specimen shall be measurable, and its

deflection in the direction of impact shall be derivable or measurable.

If the test machine is of the pendulum type it shall be verified according to ISO 13802:2015, Clause 6

and Annex A, as applicable.
5.1.2 Energy carrier

For the low-energy pendulum types specified in ISO 179-1 (see also ISO 13802:2015, Annex A), the

impact velocity, v , is (2,90 ± 0,15) m/s and for the high-energy types it is (3,8 ± 0,2) m/s. For the purposes

© ISO 2020 – All rights reserved 7
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ISO 179-2:2020(E)

of comparing impact strength data obtained using this method with data obtained in accordance with

ISO 179-1, the impact velocity used in this document shall be (2,90 ± 0,15) m/s, although it may be

desirable to also use the impact velocity v = (3,8 ± 0,2) m/s.

NOTE 1 The height of the inertial peak F (see Figure 1, Curve b), and also the amplitudes of the subsequent

vibrations of the specimen, increase with increasing impact velocity. For basic information about these vibrations,

see Annex A and References [1] and [3]. For further information about the interpretation of the inertial peak and

the damping of vibrations, see Annex A.

NOTE 2 For special applications, e.g. testing precracked test specimens to obtain data on fracture properties,

it is useful to use a lower impact velocity of, for example, 1 m/s ± 0,05 m/s to reduce the vibrations mentioned

in NOTE 1.

To avoid obtaining results which cannot be compared due to the viscoelastic behaviour of the material

under test, the decrease of velocity during impact shall not exceed 10 % if the energy carrier is rated to

less than 50 J at the speed being selected for testing. These mass carriers allow measurements between

0 % and 20 % of their nominal work capacity, E.

For the sake of extending the application range of pendulum impact instruments, in case of energy

carriers larger or equal to 50 J at the speed selected for testing, a range of 0 % to 80 % of its nominal

work capacity is permitted, this leading to a decrease of speed of 55 % in extreme cases.

The hydraulic-type energy carrier is a high-speed impact-testing machine with suitable attachments.

In the case of gravitationally accelerated energy carriers, the above impact velocities correspond to

drop heights of (43 ± 5) cm and (74 ± 7) cm, respectively, the latter representing an increase by a factor

of 1,54 in the kinetic energy E at impact if the same energy carrier is used at both impact velocities.

The maximum permitted decrease in velocity during impact specified above means that for energy

carriers smaller than 50 J the kinetic energy E in joules, at impact shall satisfy the condition given as

Formula (1):
EW/ ≥5 (1)

where W* is the highest value, in joules, of the energy to be measured (see ISO 13802:2015, Annex D,

and NOTE 2 above).

This condition is in accordance with the conditions given in ISO 179-1:2010, 7.3 (see ISO 13802:2015,

Annex D). It ensures that the change in velocity during impact is comparable to that in conventional

impact testing, and consequently the values of impact strength are comparable. This is important,

because plastics are bending-rate-sensitive, especially at temperatures close to transition temperatures.

5.1.3 Striking edge and test specimen support

The striking edge and the test specimen support shall fulfil the conditions of ISO 13802:2015, Annex A.

Regarding verification of these elements, ISO 13802:2015, 6.3 applies.

Any material with sufficient resistance to wear and sufficiently high strength to prevent it from being

deformed, as well as being capable of transmitting the forces exerted upon the specimen to the load-

measuring device, can be used for the striking edge.

NOTE 1 Experience shows that steel is generally suitable. However, a material of lower density, e.g. titanium,

can be used to increase the natural frequency of the load-measuring system.

NOTE 2 Test specimens (Type 1, edgewise impact) can show the tendency to flip over. The effects of such

instability phenomena can be decreased by attaching guide elements to the hammer close to, but not connected

to, the instrumented striking edge, allowing passage of the test specimen but close enough together to prevent

the central part of the specimen from twisting to any great extent.
8 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 179-2:2020(E)
5.1.4 Frame

For pendulum impact testing machines, the frame of the test machine shall be levelled to conform to

ISO 13802:2015, Annex A.

When calculating deflections from the kinetic energy of the energy carrier, the ratio m /m of the mass

F C

of the frame to the mass of the energy carrier shall be at least 10 (see Annex B and Notes 1 and 2 below).

For directly measured deflections, this ratio is a recommendation only. Impact-testing machines are

generally susceptible to acoustic vibrations. Therefore, the centre of gravity of the frame shall be

positioned in the line of impact.

NOTE 1 ISO 13802:2015, Annex D recommends a pendulum mass to foundation mass ratio of 40:1 in order

to minimize the energy transfer into the foundation. However, here the force exerted by the striker upon the

specimen and its deflection are determined, and any energy transfer into the foundation does not influence the

test result.

NOTE 2 The value of 10 for the ratio m /m prevents the frame from being accelerated at the end of the test to

F C
more than 1 % of the impact speed (see Annex B).
5.1.5 Losses due to friction

If a pendulum impact type machine is used, it shall either fulfil the requirements of ISO 13802:2015, 6.7,

or it shall be equipped with instrumentation to determine the exact impact velocity, v .

If a falling dart type or a hydraulic machine is being used, it shall be equipped with instrumentation to

determine the exact impact velocity, v .
5.1.6 Impact velocity measurement

For falling mass instrument types not fulfilling the requirements of ISO 13802:2015, 6.7, the impact

velocity shall be measured at a vertical midpoint distance of not more than 25 mm from the point

of impact.

The distance over which the impact speed is measured shall not be longer than 15 mm to avoid

significant effects due to acceleration.
The measurement of this impact velocity shall be accurate to ±1 %.

The measured velocity shall be corrected by the increase of velocity between the point of measurement

and the point of impact. See Formula (2):
vv=+2⋅⋅gHD (2)
where
v is the impact velocity in m/s;
v* is the velocity of the striking edge at the speed measurement point, in m/s;

ΔH is the vertical travel distance of the mass between the mid-point of speed measurement and the

point of impact in m.

For dart drop type instruments, working by a vertical movement of the mass, the instantaneous speed,

t , can be determined without need for measurement of ΔH by Formula (3):
vv=+gt⋅− Ft()dt (3)
© ISO 2020 – All rights reserved 9
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ISO 179-2:2020(E)
where
v is the velocity at any moment in time t , in m/s;
i i

F(t) is the force, in newtons, measured at a time, t, after the determination of v*;

t is the time elapsed since the moment of measurement of v*, in s;
m is the mass of the energy carrier, in kg.
Determine the impact velocity, v , using either Formula (2) or Formula (4):
vv=+gt⋅D (4)

where Δt is the time elapsed between the measurement of v* and the moment of impact.

5.2 Instruments for measuring force and deflection
5.2.1 Force measurement

To measure the force exerted on the specimen, the striker may be equipped with strain gauges or a

piezoelectric transducer, which may be placed close to the striking edge. Any other suitable method

of force measurement is acceptable. The measurement system shall be able to measure forces with an

accuracy of ±1 % of the maxim
...

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 179-2
ISO/TC 61/SC 2 Secretariat: KATS
Voting begins on: Voting terminates on:
2018-08-03 2018-10-26
Plastics — Determination of Charpy impact properties —
Part 2:
Instrumented impact test
Plastiques — Détermination des caractéristiques au choc Charpy —
Partie 2: Essai de choc instrumenté
ICS: 83.080.01
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THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY
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TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND
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WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
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ISO/DIS 179-2:2018(E)
Contents Page

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

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

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

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

4 Principle ........................................................................................................................................................................................................................ 7

5 Apparatus ..................................................................................................................................................................................................................... 7

5.1 Test machine ............................................................................................................................................................................................. 7

5.1.1 Basic components ........................................................................................................................................................... 7

5.1.2 Energy carrier .................................................................................................................................................................... 7

5.1.3 Striking edge ........................................................................................................................................................................ 8

5.1.4 Pendulum ............................................................................................................................................................................... 8

5.1.5 Test specimen supports ............................................................................................................................................. 8

5.1.6 Frame ......................................................................................................................................................................................... 8

5.1.7 Losses due to friction ................................................................................................................................................... 9

5.2 Instruments for measuring force and deflection ....................................................................................................... 9

5.2.1 Force measurement ....................................................................................................................................................... 9

5.2.2 Deflection measurement ........................................................................................................................................10

5.3 Micrometers and gauges ..............................................................................................................................................................10

6 Test specimens.....................................................................................................................................................................................................10

7 Procedure..................................................................................................................................................................................................................10

8 Calculation and expression of results ..........................................................................................................................................11

8.1 General ........................................................................................................................................................................................................11

8.2 Calculation of deflection ..............................................................................................................................................................11

8.3 Calculation of energy ......................................................................................................................................................................12

8.4 Calculation of impact strength ...............................................................................................................................................12

8.4.1 Unnotched test specimens....................................................................................................................................12

8.4.2 Notched test specimens ..........................................................................................................................................13

8.5 Statistical parameters ....................................................................................................................................................................13

8.6 Number of significant figures ..................................................................................................................................................13

9 Precision ....................................................................................................................................................................................................................13

10 Test report ................................................................................................................................................................................................................13

[3]

Annex A (informative) Inertial peak ............................................................................................................................................................15

Annex B (informative) Mass of frame ...............................................................................................................................................................18

Annex C (informative) Bibliography ..................................................................................................................................................................19

Annex D (informative) Precision data ..............................................................................................................................................................20

© ISO 2018 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/DIS 179-2:2018(E)
Foreword

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

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

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).

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

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

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on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation on the 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 the following

URL: www .iso .org/iso/foreword .html.

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 2,

Mechanical properties.

ISO 179 consists of the following parts, under the general title Plastics — Determination of Charpy

impact properties:
— Part 1: Non-instrumented impact test
— Part 2: Instrumented impact test
Annexes A to C of this part of ISO 179 are for information only.
Changes made relative to ISO 179-2:1997 are:

— Amendment1: 2011 has been included into this document as “Annex D Precision Statement”.

— Minor editorial changes.

— Revision of referrals to ISO 13802 according to the currently valid edition (2015) of this standard.

— Clarification of force calibration requirements (yet missing). A relative error of 1 % throughout the

measuring range appears realistic. Discussion with manufactrueres is ongoing.
iv © ISO 2018 – All rights reserved
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DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 179-2:2018(E)
Plastics — Determination of Charpy impact properties —
Part 2:
Instrumented impact test
1 Scope

1.1 This part of ISO 179 specifies a method for determining Charpy impact properties of plastics from

force-deflection diagrams. Different types of rod-shaped test specimens and test configurations, as well

as test parameters depending on the type of material, the type of test specimen and the type of notch are

defined in Part 1 of ISO 179.

Dynamic effects such as load-cell/striker resonance, test specimen resonance and initial-contact/inertia

peaks are described (see Figure 1, Curve b, and Annex A).

1.2 ISO 179-1 is suitable for characterizing the impact behaviour by the impact strength only and for

using apparatus whose potential energy is matched approximately to the particular energy to break to

be measured (see ISO 13802, Annex E). This part of ISO 179 is used if a force-deflection or force-time

diagram is necessary for detailed characterization of the impact behaviour, and for developing automatic

apparatus, i.e. avoiding the need, mentioned above, to match energy.

1.3 For the range of materials which may be tested by this method, see ISO 179-1, Clause 1.

1.4 For the general comparability of test results, see ISO 179-1, Clause 1.

1.5 The method may not be used as a source of data for design calculations on components. However,

the possible use of data is not the subject of this part of ISO 179. Any application of data obtained using

this part of ISO 179 should be specified by a referring standard or agreed upon by the interested parties.

Information on the typical behaviour of materials can be obtained by testing at different temperatures,

by varying the notch radius and/or specimen thickness and by testing specimens prepared under

different conditions.

It is not the purpose of this part of ISO 179 to give an interpretation of the mechanism occurring at

every point on the force-deflection diagram. These interpretations are a task for on-going scientific

research.

1.6 The test results are comparable only if the conditions of test specimen preparation, as well as

the test conditions, are the same. Comprehensive evaluation of the reaction to impact stress requires

that determinations be made as a function of deformation rate and temperature for different material

variables such as crystallinity and moisture content. The impact behaviour of finished products cannot,

therefore, be predicted directly from this test, but test specimens may be taken from finished products

for testing by this method.

1.7 Impact strengths determined by this method may replace those determined using ISO 179-1 if

comparability has been established by previous tests.
© ISO 2018 – All rights reserved 1
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ISO/DIS 179-2:2018(E)
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 179-1, Plastics — Determination of Charpy impact properties — Part 1: Non-instrumented impact test

ISO 13802, Plastics — Verification of pendulum impact-testing machines — Charpy, Izod and tensile

impact-testing
ISO 16012, Plastics — Determination of linear dimensions of test specimens

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

3 Terms and definitions

For the purposes of this part of ISO 179, the definitions given in Part 1 apply, together with the following.

3.1
impact velocity

the velocity of the striker relative to the test specimen supports at the moment of impact

Note 1 to entry: It is expressed in metres per second (m/s).
3.2
inertial peak
the first peak in a force-time or force-deflection diagram

It arises from the inertia of that part of the test specimen accelerated after the first contact with the

striker (see Figure 1, Curve b, and Annex A).
3.3
impact force

the force exerted by the striking edge on the test specimen in the direction of impact

Note 1 to entry: It is expressed in newtons (N).
3.4
deflection

the displacement of the striker relative to the test specimen supports after impact, starting at first

contact between striker and test specimen
Note 1 to entry: It is expressed in millimetres (mm).
3.5
impact energy

the energy expended in accelerating, deforming and breaking the test specimen during the deflection s

Note 1 to entry: It is expressed in joules (J).

Note 2 to entry: It is measured by integrating the area under the force-deflection curve from the point of impact

to the deflection s.
2 © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO/DIS 179-2:2018(E)
3.6
maximum impact force

the maximum value of the impact force in a force-time or force-deflection diagram (see Figure 1)

Note 1 to entry: It is expressed in newtons (N).
3.7
deflection at maximum impact force
the deflection at which the maximum impact force F occurs (see Figure 1)
Note 1 to entry: It is expressed in millimetres (mm).
© ISO 2018 – All rights reserved 3
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ISO/DIS 179-2:2018(E)

Figure 1 — Typical force-deflection (top: N and t) and force-time (bottom: b) curves

(for the types of failure, see Figure 2)
4 © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO/DIS 179-2:2018(E)
Key

N no break: yielding followed by plastic deformation up to the deflection limit s

P partial break: yielding followed by stable cracking, resulting in a force at the deflection limit s which is greater

than 5 % of the maximum force

t tough break: yielding followed by stable cracking, resulting in a force at the deflection limit s which is less than

or equal to 5 % of the maximum force
b brittle break: yielding followed by unstable cracking
s splintering break: unstable cracking followed by splintering
s deflection limit; beginning of pull-through

NOTE Due to the different modes of deformation, force-deformation curves obtained using this part of

[1]

ISO 179 show features which are different from those obtained using ISO 6603-2 . In particular, the first damage

event in instrumented puncture tests frequently appears as a slight sudden force decrease (crack initiation),

followed by a gradual force increase. Force increases after crack initiation are never observed in instrumented

three-point-bending impact tests. Furthermore, inertial effects are not as pronounced in plate impact tests as

they are in bending impacts tests (see Annex A).

Figure 2 — Typical force-deflection curves showing different failure modes for Type 1

specimens tested edgewise
3.8
energy to maximum impact force
the energy expended up to the deflection at maximum impact force
Note 1 to entry: It is expressed in joules (J).
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ISO/DIS 179-2:2018(E)
3.9
deflection at break

the deflection at which the impact force is reduced to less than or equal to 5 % of the maximum impact

force F (see Figure 1)
Note 1 to entry: It is expressed in millimetres (mm).

It is necessary to differentiate between the deflection at break s and the deflection limit s at the

B L

beginning of pull-through (see Figure 1, Curve N) which is determined by the length l and width b of the

test specimen and the distance L between the specimen supports. For Type 1 specimens in the edgewise

position, s is in the range 32 mm to 34 mm.

Note 2 to entry: Using Type 1 specimens tested edgewise, apparent deflection limits are sometimes observed, i.e.

unexpectedly low values (down to only 20 mm) at which the impact force drops to zero, but the specimens do not

break. Carrying out the test slowly shows that, in such cases, the specimen changes from the edgewise to the more

stable flatwise position by a combined bending-twisting deformation. This can easily be confirmed by checking

the specimen after the test: it is bent with respect to an axis not parallel, but inclined to, the specimen width.

This behaviour is caused by the high ratio between the edgewise and the flatwise flexural rigidity of the specimen

and is triggered by a small asymmetry feature e.g. the draft angle.

The effects of such instability phenomena may be decreased by attaching guide elements to the hammer close to,

but not connected to, the instrumented striking edge. The guide elements shall allow passage of the test specimen

but be close enough together to prevent, the central part of the specimen from twisting to any great extent.

3.10
impact energy at break
the impact energy up to the deflection at break s
Note 1 to entry: It is expressed in joules (J).
3.11
charpy (notched) impact strength
a (a )
cU cN

the impact energy at break relative to the initial central cross-sectional area A (A ) of the unnotched

(notched) specimen (see 8.4 and ISO 179-1, 3.1 and 3.2)
Note 1 to entry: It is expressed in kilojoules per square metre (kJ/m ).
3.12
type of failure

the type of deformation behaviour of the material under test (see Figure 2). It may be either no

break (N), partial break (P), tough (t), brittle (b) or splintering (s)

Types t, b and s represent subgroups of the complete break C and hinge break H defined below. For

these types, values of the impact energy at break W , and thus for the Charpy impact strength, may

be averaged to give a common mean value. For specimens giving a partial break P and for materials

exhibiting interlaminar shear fracture, see ISO 179-1, 7.7. For specimens showing more than one failure

type, see ISO 179-1, 7.7 and ISO 179-1, subclause 10l).
Failure types (see ASTM D256):

C = Complete Break — A break where the specimen separates into two or more pieces.

6 © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO/DIS 179-2:2018(E)

H = Hinge Break — An incomplete break, such that one part of the specimen cannot support itself

above the horizontal when the other part is held vertically (less than 90° included angle).

P = Partial Break — An incomplete break that does not meet the definition for a hinge break but

has fractured at least 90 % of the distance between the vertex of the notch (if present) and the

opposite side.

NB = Non-Break — An incomplete break where the fracture extends less than 90 % of the distance

between the vertex of the notch and the opposite side.

Note 1 to entry: As can be seen from Figure 2, the deflection and the impact energy at maximum force are

identical to the deflection and impact energy at break in the case of splintering failure (see Curve s) and brittle

failure (see Curve b), where unstable cracking takes place at the maximum impact force.

4 Principle

A rod-shaped test specimen, supported near its ends as a horizontal beam, is impacted perpendicularly,

with the line of impact midway between the supports, and bent at a high, nominally constant velocity.

During the impact, the impact force is recorded as a function of time and/or deflection. Depending on

the method of evaluation, the deflection of the specimen may be either measured directly by suitable

measuring devices or, in the case of energy carriers which give a frictionless impact, calculated from

the initial velocity and the force as a function of time. The force-deflection diagram obtained in these

tests describes the high-bending-rate impact behaviour of the specimen from which several aspects of

the material properties may be inferred.
5 Apparatus
5.1 Test machine
5.1.1 Basic components

The basic components of the test machine are the energy carrier, the striker and the frame with its

specimen supports. The energy carrier may be of the inertial type (e.g. a pendulum or free-falling dart,

which may be spring- or pneumatically assisted before impact) or of the hydraulic type.

The test machine shall ensure that the specimen is bent by the impact at a nominally constant velocity

perpendicular to the specimen length. The force exerted on the specimen shall be measurable, and its

deflection in the direction of impact shall be derivable or measurable.

If the test machine is of the pendulum type it shall be verified according to ISO 13802, clause 6 and

Annex A, as applicable.
5.1.2 Energy carrier

For the low-energy pendulum types specified in ISO 179-1 (see also ISO 13802, Annex A), the impact

velocity v is (2,90 ± 0,15) m/s and for the high-energy types it is (3,8 ± 0,2) m/s. For the purposes of

comparing impact strength data obtained using this method with data obtained in accordance with

ISO 179-1, the impact velocity used in this part of ISO 179 shall be (2,90 ± 0,15) m/s, although it may be

desirable to also use the impact velocity v = (3,8 ± 0,2) m/s (see also Notes 1 and 2 below).

To avoid obtaining results which cannot be compared due to the viscoelastic behaviour of the material

under test, the decrease in the velocity during impact shall not be greater than 10 % (see Note 3 below).

The hydraulic-type energy carrier is a high-speed impact-testing machine with suitable attachments.

In the case of gravitationally accelerated energy carriers, the above impact velocities correspond to

drop heights of (43± 5) cm and (74 ± 7) cm, respectively, the latter representing an increase by a factor

of 1,54 in the kinetic energy E at impact if the same energy carrier is used at both impact velocities.

© ISO 2018 – All rights reserved 7
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ISO/DIS 179-2:2018(E)

The maximum permitted decrease in velocity during impact of 10 % specified above means that the

kinetic energy E, in joules, at impact must satisfy the condition
EW/ ≥5 (1)

where W is the highest value, in joules, of the energy to be measured (see ISO 13802, Annex D, and

Note 2). The mass m , in kilograms, of the energy carrier must therefore satisfy inequalities (2) and (3):

* 2
mW≥ 10 /v (2)
C 0
mW≥=12,,when v 29ms/ (3)
C 0
e.g.
mW≥=12kg when 10J

NOTE 1 The height of the inertial peak F (see Figure 1, Curve b), and also the amplitudes of the subsequent

vibrations of the specimen, increase with increasing impact velocity. For basic information about these vibrations,

see Annex A and references [1] and [2] in Annex C. For further information about the interpretation of the inertial

peak and the damping of vibrations, see Annex A.

NOTE 2 For special applications, e.g. testing precracked test specimens to obtain data on fracture properties, it

may be useful to use a lower impact velocity of e.g. 1 m/s ± 0,05 m/s to reduce the vibrations mentioned in Note 1.

NOTE 3 This condition is in accordance with the conditions given in ISO 179-1, 7.3 (see ISO 13802, Annex D).

It ensures that the change in velocity during impact is comparable to that in conventional impact testing, and

consequently the values of impact strength are comparable. This is important, because plastics are bending-rate-

sensitive, especially at temperatures close to transition temperatures.
5.1.3 Striking edge
See ISO 13802, Annex A.

Any material with sufficient resistance to wear and sufficiently high strength to prevent it from being

deformed, as well as being capable of transmitting the forces exerted upon the specimen to the load-

measuring device, can be used for the striking edge.

NOTE Experience shows that steel is generally suitable. However, a material of lower density, e.g. titanium,

can be used to increase the natural frequency of the load-measuring system.
5.1.4 Pendulum
The pendulum shall conform to ISO 13802, 6.3 and Annex A.
5.1.5 Test specimen supports
The test specimen supports shall conform to ISO 13802, 6.3 and Annex A.
5.1.6 Frame

The frame of the test machine shall be capable of being levelled so that the striker and the specimen

supports conform to 5.1.3 and 5.1.5.

When calculating deflections from the kinetic energy of the energy carrier, the ratio m /m of the mass

F C

of the frame to the mass of the energy carrier shall be at least 10 (see Annex B and Notes 1 and 2 below).

For directly measured deflections, this ratio is a recommendation only. Impact-testing machines are

8 © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO/DIS 179-2:2018(E)

generally susceptible to acoustic vibrations. Therefore, the centre of gravity of the frame shall be

positioned in the line of impact.

NOTE 1 ISO 13802, Annex D requires a pendulum mass to foundation mass ratio of 40:1 in order to minimize

the energy transfer into the foundation. However, here the force exerted by the striker upon the specimen and its

deflection are determined, and any energy transfer into the foundation does not influence the test result.

NOTE 2 The value of 10 for the ratio m /m prevents the frame from being accelerated at the end of the test to

F C
more than 1 % of the impact speed (see Annex B).
5.1.7 Losses due to friction

For energy carriers which give a frictionless impact, e.g. a falling dart or a pendulum, in cases when the

deflection is not measured, the impact velocity shall not deviate by more than 1 % from the calculated

value. The frictional loss W shall be less than 2 % of the nominal energy E for the first quarter-swing of

the pendulum, i.e. less than 8 % for full swing (see also ISO 13802, subclause 6.7).

NOTE If the deflection is measured directly, the energy lost by the energy carrier due to friction does not

influence the test results, provided the impact velocity is in the defined range.

5.2 Instruments for measuring force and deflection
5.2.1 Force measurement

To measure the force exerted on the specimen, the striker may be equipped with strain gauges or a

piezoelectric transducer, which may be placed close to the striking edge. Any other suitable method

...

NORME ISO
INTERNATIONALE 179-2
Deuxième édition
2020-05
Plastiques — Détermination des
caractéristiques au choc Charpy —
Partie 2:
Essai de choc instrumenté
Plastics — Determination of Charpy impact properties —
Part 2: Instrumented impact test
Numéro de référence
ISO 179-2:2020(F)
ISO 2020
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 179-2:2020(F)
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---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 179-2:2020(F)
Sommaire Page

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

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

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

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

4 Principe .......................................................................................................................................................................................................................... 7

5 Appareillage .............................................................................................................................................................................................................. 7

6 Éprouvettes .............................................................................................................................................................................................................11

7 Mode opératoire.................................................................................................................................................................................................12

8 Calcul et expression des résultats ...................................................................................................................................................12

8.1 Généralités ...............................................................................................................................................................................................12

8.2 Calcul de la flèche ..............................................................................................................................................................................13

8.3 Calcul de l’énergie .............................................................................................................................................................................13

8.4 Calcul de la résistance au choc ...............................................................................................................................................14

8.4.1 Éprouvettes non entaillées ...................................................................................................................................14

8.4.2 Éprouvettes entaillées ..............................................................................................................................................15

8.5 Paramètres statistiques ................................................................................................................................................................15

8.6 Nombre de chiffres significatifs .............................................................................................................................................15

9 Fidélité .........................................................................................................................................................................................................................15

10 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................16

Annexe A (informative) Pic d’inertie .................................................................................................................................................................17

Annexe B (informative) Masse du bâti .............................................................................................................................................................20

Annexe C (informative) Données de fidélité ..............................................................................................................................................21

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................23

© ISO 2020 – Tous droits réservés iii
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ISO 179-2:2020(F)
Avant-propos

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

nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.

L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents

critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www

.iso .org/ directives).

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

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

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/ brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion

de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos .html.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité SC 2,

Comportement mécanique, en collaboration avec le comité technique CEN/TC 249, Plastiques, du Comité

européen de normalisation (CEN), conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO et le

CEN (Accord de Vienne).

Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 179-2:1997), qui a fait l’objet d’une

révision technique. Elle intègre également le Corrigendum technique ISO 179-2:1997/Cor 1:1998 et

l’Amendement ISO 179-2:1997/Amd 1:2011.

Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:

— les références à l'ISO 13802:2015 ont été mises à jour;
— des exigences d’étalonnage de la force à été clarifié;

— un nouveau paragraphe sur la détermination de la vitesse d’essai en cas d’utilisation d’instruments

à masse tombante à été ajouté (voir 5.1.6).

Une liste de toutes les parties de la série ISO 179 se trouve sur le site web de l’ISO.

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.
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NORME INTERNATIONALE ISO 179-2:2020(F)
Plastiques — Détermination des caractéristiques au choc
Charpy —
Partie 2:
Essai de choc instrumenté
1 Domaine d’application

1.1 Le présent document spécifie une méthode pour la détermination des propriétés des plastiques au

choc Charpy à partir de diagrammes force/flèche. L’ISO 179-1 définit différents types d’éprouvettes en

forme de barreau, diverses configurations d’essai, ainsi que les paramètres d’essai à adopter suivant le

type de matériau, d’éprouvette et d’entaille.

En outre, le présent document décrit les effets dynamiques, tels que la résonance de la cellule de

charge/du percuteur, la résonance de l’éprouvette et les pics d’inertie au contact initial (voir la Figure 1,

courbe b, et l’Annexe A).

1.2 L’ISO 179-1 est utilisable pour caractériser le comportement au choc, mais uniquement à partir de

la résistance au choc et avec un appareil dont l’énergie potentielle est adaptée à l’énergie particulière à la

rupture à mesurer (voir l’ISO 13802:2015, Annexe E). Le présent document est utilisé pour enregistrer

un diagramme force/flèche ou force/temps pour caractériser le comportement au choc et pour mettre

au point un appareillage automatique, c’est-à-dire un appareillage qui évite l’ajustement des énergies.

La méthode décrite dans le présent document convient également pour:

— acquérir davantage de caractéristiques et des caractéristiques de matériaux différents dans des

conditions de choc;

— superviser le mode opératoire d’essai Charpy, car ces instruments permettent la détection d’erreurs

opérationnelles type, par exemple lorsque l’éprouvette n’est pas en contact étroit avec les supports;

— détecter automatiquement le type de rupture;

— les instruments de type à pendule pour éviter des changements fréquents de marteaux;

— mesurer les propriétés mécaniques de rupture décrites dans d’autres normes ISO.

1.3 En ce qui concerne l’éventail des matériaux pouvant être soumis à l’essai au moyen de la présente

méthode, voir l’ISO 179-1:2010, Article 1.

1.4 En ce qui concerne la comparabilité générale des résultats d’essai, voir l’ISO 179-1:2010, Article 1.

1.5 Des informations relatives au comportement caractéristique des matériaux peuvent être obtenues

en conduisant les essais à différentes températures, en faisant varier le rayon de l’entaille et/ou

l’épaisseur de l’éprouvette et en soumettant à l’essai des éprouvettes ayant été préparées dans différentes

conditions.

Le présent document n’a pas pour but de donner une explication du mécanisme qui intervient à

chaque point particulier du diagramme force/flèche. Ces explications sont étudiées dans le cadre des

recherches scientifiques actuellement en cours.
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ISO 179-2:2020(F)

1.6 Les résultats d’essai obtenus avec cette méthode ne sont comparables qui si les conditions de

préparation des éprouvettes et les conditions d’essai retenues sont les mêmes. De ce fait, le comportement

au choc des produits finis ne peut pas être directement déduit de l’essai.
2 Références normatives

Les documents suivants cités dans le texte 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 179-1:2010, Plastiques — Détermination des caractéristiques au choc Charpy — Partie 1: Essai de choc

non instrumenté
ISO 291, Plastiques — Atmosphères normales de conditionnement et d’essai

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

confiance
ISO 16012, Plastiques — Détermination des dimensions linéaires des éprouvettes

ISO 13802:2015, Plastiques — Vérification des machines d’essai de choc pendulaire — Essais de choc

Charpy, Izod et de choc-traction
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 179-1 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 http:// www .electropedia .org/
3.1
vitesse d’impact
vitesse du percuteur par rapport aux supports de l’éprouvette au moment du choc
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en mètres par seconde (m/s).
3.2
pic d’inertie
premier pic apparaissant sur un diagramme force/temps ou force/flèche

Note 1 à l'article: Le pic d’inertie résulte de l’inertie de la partie d’éprouvette soumise à une accélération après le

premier contact avec le percuteur (voir la Figure 1, courbe b, et l’Annexe A).
3.3
force d’impact
force exercée par le bord du percuteur sur l’éprouvette dans le sens du choc
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en newtons (N).
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ISO 179-2:2020(F)
a) Force-flèche (N et C,t)
b) Force-temps (C,b)
Légende
X1 flèche (s) après la percussion, en millimètres t durée jusqu’à rupture
X2 durée qui suit le choc, en millisecondes (ms) s flèche à la rupture
Y force (F), en newtons (N) N non-rupture, éprouvette passée entre les supports
F force maximale d’impact C,t rupture complète, tenace
F force du pic d’inertie C,b rupture complète, fragile
s flèche à la force maximale d’impact F 1 5 % de la force maximale d’impact
M M
s limite de flèche, au début du passage entre les
supports
NOTE Pour les types de défaillances, voir la Figure 2.
Figure 1 — Courbes type force/flèche et force/temps
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ISO 179-2:2020(F)
3.4
flèche

déplacement du percuteur par rapport aux supports de l’éprouvette après le choc, dès le premier contact

entre le percuteur et l’éprouvette
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en millimètres (mm).
3.5
énergie d’impact

travail effectué pour soumettre une accélération, déformer et rompre l’éprouvette jusqu’à l’obtention

de la flèche (3.4)
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en joules (J).
3.6
force maximale d’impact

valeur maximale de la force d’impact (3.3) représentée sur un diagramme force/temps ou force/flèche

Note 1 à l'article: Voir la Figure 1.
Note 2 à l'article: Elle est exprimée en newtons (N).
3.7
flèche à la force maximale d’impact
flèche (3.4) à laquelle apparaît la force maximale d’impact (3.6)
Note 1 à l'article: Voir la Figure 1.
Note 2 à l'article: Elle est exprimée en millimètres (mm).
3.8
énergie à la force maximale d’impact

travail effectué jusqu’à l’obtention de la flèche à la force maximale d’impact (3.7)

Note 1 à l'article: Elle est exprimée en joules (J).
3.9
flèche à la rupture

flèche (3.4) à laquelle la force d’impact est réduite à 5 % au maximum de la force maximale d’impact (3.6)

Note 1 à l'article: Voir la Figure 1.
Note 2 à l'article: Elle est exprimée en millimètres (mm).
3.10
énergie d’impact à la rupture
énergie d’impact (3.5) jusqu’à l’obtention de la flèche à la rupture (3.9)
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en joules (J).
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ISO 179-2:2020(F)
3.11
résistance au choc Charpy
résistance au choc Charpy avec entaille
a (a )
cU cN

énergie d’impact à la rupture (3.10) relative à la section droite centrale initiale A (A ) d’une éprouvette

non entaillée (entaillée)
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en kilojoules par mètre carré (kJ/m ).
Note 2 à l'article: Voir 8.4 et l’ISO 179-1:2010, 3.1 et 3.2.
3.12
type de défaillance

type de comportement du matériau soumis à essai entraînant une déformation jusqu’à la rupture

Note 1 à l'article: Les types de défaillances sont les suivants: rupture complète (3.13), rupture charnière (3.14),

rupture partielle (3.15), non-rupture (3.16). Voir la Figure 2.

Note 2 à l'article: Les types t, b et s représentent des sous-groupes de la rupture complète C et de la rupture

charnière H définies ci-après. Pour ces types de ruptures, il est possible d’adopter une valeur moyenne commune

de l’énergie d’impact à la rupture W et donc de la résistance au choc Charpy. Lorsque les éprouvettes présentent

une rupture partielle P et lorsque les matériaux présentent une rupture avec cisaillement interlaminaire, se

reporter à l’ISO 179-1:2010, 7.7. Lorsque les éprouvettes présentent des ruptures de plusieurs types, se reporter à

l’ISO 179-1:2010, 7.7 et l’ISO 179-1:2010, Article 10 l).

Note 3 à l'article: Comme le montre la Figure 2, la flèche et l’énergie d’impact à la force maximale sont identiques

aux valeurs de la flèche et de l’énergie d’impact à la rupture dans le cas d’un écaillage (voir courbe s) ou d’une

rupture fragile (voir courbe b), si une fissuration instable s’amorce à la force maximale d’impact.

Note 4 à l'article: Généralement, les ruptures complètes et les ruptures charnière ne peuvent pas être différenciées

lors d’une évaluation automatique basée sur une courbe force/temps ou force/flèche.

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ISO 179-2:2020(F)
Légende
N non-rupture (3.16) s limite de flèche, au début du passage entre les supports
P rupture partielle (3.15) x flèche s après la percussion, en millimètres
C rupture complète (3.13) y force d’impact, en newtons (N)

NOTE 1 La différence des modes de déformation explique que les courbes force/déformation obtenues suivant le présent

[1]

document diffèrent de celles obtenues en utilisant l’ISO 6603-2 . Le premier incident de la procédure instrumentée apparaît

en particulier sous la forme d’une diminution brusque de la force (amorce de fissure) suivie d’une augmentation graduelle de

la force. Aucune augmentation de la force après l’amorce de fissure n’est jamais observée dans les essais de flexion par choc

avec appuis en trois points. Les effets d’inertie ne sont en outre pas aussi prononcés pour les essais de choc à plat que pour les

essais de flexion sous choc (voir l’Annexe A).

NOTE 2 Il est difficile de faire la distinction entre des ruptures de types P et C,t. Comme il existe une certaine instabilité

de la croissance des fissures sur le diagramme F-s correspondant à C,t, le comportement à la rupture a été évalué comme

étant moins ductile que dans le cas de P, lors de la rédaction du présent document. Par conséquent, la lettre « t » a été utilisée

à la place de la lettre « d », qui pourrait être associée à un comportement ductile et s’appliquerait mieux aux ruptures de

types N et P.

NOTE 3 Le présent document peut être appliqué à des programmes d’essai automatiques. Pour cela, il est également

nécessaire de déterminer automatiquement les types de ruptures en réalisant une évaluation appropriée des courbes force/

temps ou force/flèche observées. Un exemple de règles d’évaluation ayant été appliquées avec succès est donné ci-après. Les

deux règles doivent être satisfaites pour la détermination.
Type de rupture Règle pour la flèche Règle pour la force
F(s ) c*F
L M
s ≥ s
B L
Non-rupture
Le facteur c a été déterminé expérimentalement et
s = 31mm
a été fixé à c = 0,3
F ≤ F(s ) ≤ c*F
0 L M
Rupture partielle s ≥ s
B L F est le niveau de la force auquel l’essai est consi-
déré comme terminé, par exemple F = 0,05*F
0 M
Type s: (s – s ) ≤ 1mm
B M
Type b: (s – s ) ≤ 2mm
B D
Type t: (s – s ) ≥ 2mm
B D
Rupture complète
s est la flèche après s , à
D M
laquelle se produit le déclin le
plus important de la courbe F-s

Figure 2 — Courbes caractéristiques force/flèche montrant différents modes de défaillance

pour les éprouvettes de Type 1 essayées sur chant
3.13
rupture complète

rupture au cours de laquelle l’éprouvette se sépare en au moins deux morceaux, subdivisée de la

manière suivante en fonction du comportement:
Note 1 à l'article: Voir la Figure 2.
3.13.1
rupture tenace

écoulement suivi d’une fissuration stable donnant, à la limite de flèche s , une force inférieure ou égale

à 5 % de la force maximale
3.13.2
rupture fragile
écoulement suivi d’une fissuration instable
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ISO 179-2:2020(F)
3.13.3
écaillage
fissuration instable suivie d’un écoulement
3.14
rupture charnière

rupture incomplète pour laquelle une partie de l’éprouvette ne peut pas se maintenir elle-même au-

dessus de l’horizontale lorsque l’autre partie est maintenue à la verticale (angle inclus de moins de 90°)

3.15
rupture partielle

rupture incomplète qui ne répond pas à la définition de rupture charnière ou de rupture complète

Note 1 à l'article: En cas de détection automatique, donne, à la limite de flèche s , une force plus élevée que 5 % de

la force maximale.
3.16
non-rupture
écoulement suivi d’une déformation plastique jusqu’à la limite de flèche, s

Note 1 à l'article: L’éprouvette présente une déformation plastique étendue, mais pas de surfaces de fracture

visibles
4 Principe

Une éprouvette en forme de barreau, supportée au voisinage de ses extrémités comme une poutre

horizontale, subit un choc appliqué à la verticale (à mi-distance des supports), et une flexion se

produisant à une vitesse nominale constante élevée. Pendant le choc, on enregistre la force d’impact en

fonction du temps et/ou de la flèche. Suivant le mode d’évaluation retenu, la flèche subie par l’éprouvette

peut soit être mesurée directement au moyen de dispositifs de mesure appropriés, soit être calculée

à partir de la vitesse initiale et de la force en fonction du temps dans le cas d’utilisation de vecteurs

d’énergie donnant un choc sans frottement. Le diagramme force/flèche obtenu lors de ces essais décrit

le comportement au choc-flexion à haute énergie de l’éprouvette à partir duquel il est possible de

déduire plusieurs aspects des propriétés du matériau considéré.
5 Appareillage
5.1 Machine d’essai
5.1.1 Composants de base

Les principaux éléments constitutifs de la machine d’essai sont le vecteur d’énergie, le percuteur et le

bâti muni des supports d’éprouvettes. La transmission de l’énergie peut s’effectuer par l’intermédiaire

d’une masse inerte (par exemple pendule ou mouton à chute libre, éventuellement assisté par un ressort

ou un dispositif pneumatique avant le choc) ou, le cas échéant, par un vérin hydraulique.

La machine d’essai doit permettre de soumettre l’éprouvette à une flexion, à une vitesse nominale

constante, perpendiculairement à la longueur de l’éprouvette. La force exercée sur l’éprouvette doit

pouvoir être mesurée et la flèche subie par celle-ci dans la direction de percussion doit pouvoir être

calculée ou mesurée.

Si la machine d’essai est de type à pendule, elle doit être vérifiée conformément à l’ISO 13802:2015,

Article 6 et Annexe A, selon le cas.
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ISO 179-2:2020(F)
5.1.2 Vecteur d’énergie

Pour les types de pendules à faible énergie spécifiés dans l’ISO 179-1 (voir également l’ISO 13802:2015,

Annexe A), la vitesse d’impact v est de (2,90 ± 0,15) m/s, et pour les types de pendules à forte énergie

elle est de (3,8 ± 0,2) m/s. Pour pouvoir comparer les données de résistance au choc obtenues au moyen

de la présente méthode avec celles obtenues conformément à l’ISO 179-1, la vitesse d’impact utilisée

dans le présent document doit être de (2,90 ± 0,15) m/s, bien qu’il puisse s’avérer souhaitable d’adopter

en plus une vitesse d’impact v = (3,8 ± 0,2) m/s.

NOTE 1 La hauteur du pic d’inertie F (voir la Figure 1, courbe b), ainsi que les amplitudes des vibrations subies

par l’éprouvette qui en découlent, augmentent au fur et à mesure que croît la vitesse d’impact. Pour les données

de base concernant les vibrations, voir l’Annexe A et les Références [1] et [3]. Pour obtenir de plus amples

informations à propos de l’interprétation du pic d’inertie et de l’amortissement des vibrations, se reporter à

l’Annexe A.

NOTE 2 En cas d’applications particulières, par exemple essais d’éprouvettes préentaillées pour obtenir des

données sur les caractéristiques de la rupture, il est utile d’employer une vitesse d’impact plus faible, par exemple

1 m/s ± 0,05 m/s, de façon à réduire les vibrations mentionnées dans la NOTE 1.

Pour éviter d’obtenir des résultats qui ne peuvent pas être comparés en raison du comportement

viscoélastique du matériau soumis à essai, la diminution de la vitesse lors du choc ne doit pas dépasser

10 % si le vecteur d’énergie est évalué à moins de 50 J à la vitesse choisie pour l’essai. Ces vecteurs de

masse permettent des mesurages entre 0 % et 20 % de leur capacité de travail nominale, E.

Afin d’étendre le domaine d’application des instruments de choc à pendule, dans le cas où les vecteurs

d’énergie sont supérieurs ou égaux à 50 J à la vitesse choisie pour l’essai, une plage de 0 % à 80 % de la

capacité de travail nominale est admise, ce qui conduit à une diminution de la vitesse de 55 % dans des

cas extrêmes.

Le vérin hydraulique est une machine d’essai de choc à haute vitesse à système de fixation adapté.

Lorsque le vecteur d’énergie subit l’accélération due à la pesanteur, les vitesses d’impact ci-dessus

correspondent à des hauteurs de chute de (43 ± 5) cm et (74 ± 7) cm, respectivement, ce qui représente

à l’impact une augmentation de l’énergie cinétique E d’un facteur de 1,54 si le même vecteur d’énergie

est utilisé aux deux vitesses d’impact.

La diminution de la vitesse maximale permise lors du choc spécifiée ci-dessus signifie que pour les

vecteurs d’énergie inférieurs à 50 J, l’énergie cinétique E, en joules, au moment du choc doit satisfaire la

condition indiquée dans la Formule (1):
EW/ ≥5 (1)

où W* est la valeur la plus élevée, en joules, de l’énergie à mesurer (voir l’ISO 13802:2015, Annexe D, et

la NOTE 2 ci-dessus).

Cette condition est conforme à celles de l’ISO 179-1:2010, 7.3 (voir l’ISO 13802:2015, Annexe D). Elle

garantit que la variation de la vitesse intervenant lors du choc est comparable à celle qui est pratiquée

lors d’essais conventionnels, et que les valeurs de résistance au choc sont par conséquent comparables.

Ces considérations sont importantes, car les matières plastiques sont sensibles aux variations de

vitesse, notamment à l’approche des températures de transition.
5.1.3 Arête du percuteur et support de l’éprouvette

L’arête du percuteur et le support de l’éprouvette doivent remplir les conditions de l’ISO 13802:2015,

Annexe A. En ce qui concerne la vérification de ces éléments, l’ISO 13802:2015, 6.3 s’applique.

8 © ISO 2020 – Tous droits réservés
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ISO 179-2:2020(F)

Le percuteur peut être constitué de n’importe quel matériau ayant une résistance à l’usure suffisante

et une résistance suffisamment élevée pour ne pas subir de déformation. Ce matériau doit également

pouvoir transmettre les forces exercées sur l’éprouvette au dispositif de mesurage de la charge.

NOTE 1 L’expérience montre que l’acier est généralement adapté. Cependant, le recours à un matériau de plus

faible masse volumique, tel que le titane, permet d’augmenter la fréquence propre de la chaîne de mesurage de

la charge.

NOTE 2 Les éprouvettes (Type 1, impact sur chant) peuvent avoir tendance à basculer. Les effets d’un tel

phénomène d’instabilité peuvent être réduits en attachant des éléments de guidage sur le marteau à proximité du

bord de l’impacteur instrumenté, mais sans être reliés à lui, permettant le passage de l’éprouvette, ces éléments

étant assez proches l’un de l’autre pour empêcher la partie centrale de l’éprouvette de subir une torsion de forte

amplitude.
5.1.4 Bâti

Pour les machines d’essai de choc à pendule, le bâti de la machine d’essai doit être réglé selon

l’ISO 13802:2015, Annexe A.

Lorsque les flèches sont obtenues par le calcul à partir de l’énergie cinétique du vecteur d’énergie, le

rapport de masse m /m de la masse du bâti à la masse du vecteur d’énergie doit être au m

...

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