Plastics — Determination of tensile properties — Part 4: Test conditions for isotropic and orthotropic fibre-reinforced plastic composites

This document specifies the test conditions for the determination of the tensile properties of isotropic and orthotropic fibre-reinforced plastic composites, based upon the general principles given in ISO 527-1. NOTE 1 Unidirectional reinforced materials are covered by ISO 527-5. The methods are used to investigate the tensile behaviour of the test specimens and for determining the tensile strength, tensile modulus, Poisson's ratios and other aspects of the tensile stress-strain relationship under the defined conditions. The test method is suitable for use with the following materials: — fibre-reinforced thermosetting and thermoplastic composites incorporating non-unidirectional reinforcements such as mats, woven fabrics, woven rovings, chopped strands, combinations of such reinforcements, hybrids, rovings, short or milled fibres or preimpregnated materials (prepregs); NOTE 2 Injection moulded specimens are covered by ISO 527-2. — combinations of the above with unidirectional reinforcements and multidirectional reinforced materials constructed from unidirectional layers, provided such laminates are symmetrical; NOTE 3 Materials with completely or mainly unidirectional reinforcements are covered by ISO 527-5. — finished products made from materials mentioned above. The reinforcement fibres covered include glass fibres, carbon fibres, aramid fibres and other similar fibres.

Plastiques — Détermination des propriétés en traction — Partie 4: Conditions d'essai pour les composites plastiques renforcés de fibres isotropes et orthotropes

Le présent document spécifie les conditions d’essai pour la détermination des propriétés en traction des composites plastiques renforcés de fibres isotropes et orthotropes, basées sur les principes généraux établis dans l’ISO 527‑1. NOTE 1 Les matériaux renforcés unidirectionnels sont traités dans l’ISO 527‑5. Les méthodes sont utilisées pour étudier le comportement en traction des éprouvettes et pour déterminer la résistance en traction, le module d’élasticité en traction, les coefficients de Poisson et d’autres aspects de la relation contrainte/déformation en traction dans les conditions définies. La méthode d’essai convient aux matériaux suivants: — les composites thermodurcissables et thermoplastiques renforcés de fibres, contenant des renforts non unidirectionnels comme les mats, les tissus (fils de base ou stratifils), les fils de base coupés, les combinaisons de tels renforts, les hybrides, les stratifils, les fibres courtes et broyées ou les matériaux préimprégnés (prepregs); NOTE 2 Les éprouvettes moulées par injection sont couvertes par l’ISO 527-2. — les combinaisons de matériaux ci-dessus avec un renfort unidirectionnel, et les matériaux renforcés multidirectionnels réalisés avec des couches unidirectionnelles, sous réserve que ces stratifiés soient symétriques; NOTE 3 Les matériaux à renfort parfaitement ou principalement unidirectionnel sont couverts par l’ISO 527‑5. — les produits finis fabriqués avec les matériaux mentionnés ci-dessus. Les fibres de renforcement concernées comprennent les fibres de verre, les fibres de carbone, les fibres d’aramide et autres fibres similaires.

General Information

Status
Published
Publication Date
12-Dec-2021
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
13-Dec-2021
Completion Date
13-Dec-2021
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 527-4
Second edition
2021-12
Corrected version
2022-02
Plastics — Determination of tensile
properties —
Part 4:
Test conditions for isotropic and
orthotropic fibre-reinforced plastic
composites
Plastiques — Détermination des propriétés en traction —
Partie 4: Conditions d'essai pour les composites plastiques renforcés
de fibres isotropes et orthotropes
Reference number
ISO 527-4:2021(E)
© ISO 2021
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ISO 527-4:2021(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
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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

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Published in Switzerland
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ISO 527-4:2021(E)
Contents Page

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

Introduction .................................................................................................................................................................................................................................v

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

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

3 Terms and definitions .................................................................................................................................................................................... 1

4 Principle ........................................................................................................................................................................................................................ 5

5 Apparatus .................................................................................................................................................................................................................... 5

6 Test specimens ....................................................................................................................................................................................................... 5

6.1 Shape and dimensions ..................................................................................................................................................................... 5

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

6.2.1 General ........................................................................................................................................................................................ 9

6.2.2 End tabs for type 3 specimens ............................................................................................................................... 9

6.2.3 Applications of end tabs for type 3 specimens ........................................................................................ 9

6.3 Gauge marks ............................................................................................................................................................................................. 9

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

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

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

8 Conditioning ..........................................................................................................................................................................................................10

9 Procedure .................................................................................................................................................................................................................10

9.1 Test atmosphere ................................................................................................................................................................................. 10

9.2 Measurement of specimen dimensions ......................................................................................................................... 10

9.3 Clamping ................................................................................................................................................................................................... 11

9.4 Prestresses ........................................................................................................................................... ................................................... 11

9.5 Setting of extensometers and strain gauges and placing of gauge marks ...................................... 11

9.6 Speed of testing ................................................................................................................................................................................... 11

9.6.1 For type 1B test specimens .................................................................................................................................... 11

9.6.2 For type 2, type 3 and type 4 test specimens ........................................................................................ 11

9.7 Recording of data .............................................................................................................................................................................. 11

10 Calculation and expression of results ........................................................................................................................................11

10.1 Calculation of all properties for parallel sided specimens ........................................................................... 11

10.2 Failure location related calculation of tensile strength for type 4 specimens ...........................12

11 Precision ....................................................................................................................................................................................................................12

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

Annex A (informative) Alignment of specimens ..................................................................................................................................13

Annex B (informative) Testing with tapered tensile specimen geometry without tabs (type

4) ........................................................................................................................................................................................................................................15

Annex C (informative) Unbonded tabs or gripping condition without tabs using fine grip

face ...................................................................................................................................................................................................................................18

Annex D (normative) Specimen preparation for type 2 and type 3 ................................................................................21

Annex E (normative) Failure location related calculation of tensile strength for type 4

specimens .................................................................................................................................................................................................................23

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................27

iii
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ISO 527-4:2021(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 of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to

the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see

www.iso.org/iso/foreword.html.

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 13,

Composites and reinforcement fibres, 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 527-4:1997), which has been technically

revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:

— specimen type 4 (tapered tensile specimen) especially for testing of multidirectional, continuous

fibre-reinforced thermoplastic composites has been implemented;

— gripping force or pressure (e.g. via torque or manometer depending on gripping system used) has

been adjusted;
— the following new annexes have been added:

— Annex C (Unbonded tabs or gripping condition without tabs using fine grip faces),

— Annex B (Testing with tapered tensile specimen geometry without tabs), and

— Annex E (Failure location related calculation of tensile strength for type 4 specimens).

A list of all parts in the ISO 527 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.
This corrected version of ISO 527-4:2021 incorporates the following corrections:
— In Annex D, references to Figure A.1 has been corrected to Figure D.1.
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ISO 527-4:2021(E)
Introduction

This document introduces a new test specimen, type 4, with a tapered geometry for use without

end tabs. The geometry has been developed to overcome difficulties with bonding end-tabbed test

specimens, especially when testing materials based on a thermoplastic matrix.
Guidance on gripping, including grip face design, is also added.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 527-4:2021(E)
Plastics — Determination of tensile properties —
Part 4:
Test conditions for isotropic and orthotropic fibre-
reinforced plastic composites
1 Scope

This document specifies the test conditions for the determination of the tensile properties of isotropic

and orthotropic fibre-reinforced plastic composites, based upon the general principles given in

ISO 527-1.
NOTE 1 Unidirectional reinforced materials are covered by ISO 527-5.

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

the tensile strength, tensile modulus, Poisson's ratios and other aspects of the tensile stress-strain

relationship under the defined conditions.
The test method is suitable for use with the following materials:

— fibre-reinforced thermosetting and thermoplastic composites incorporating non-unidirectional

reinforcements such as mats, woven fabrics, woven rovings, chopped strands, combinations of such

reinforcements, hybrids, rovings, short or milled fibres or preimpregnated materials (prepregs);

NOTE 2 Injection moulded specimens are covered by ISO 527-2.

— combinations of the above with unidirectional reinforcements and multidirectional reinforced

materials constructed from unidirectional layers, provided such laminates are symmetrical;

NOTE 3 Materials with completely or mainly unidirectional reinforcements are covered by ISO 527-5.

— finished products made from materials mentioned above.

The reinforcement fibres covered include glass fibres, carbon fibres, aramid fibres and other similar

fibres.
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 527-1:2019, Plastics — Determination of tensile properties — Part 1: General principles

ISO 1268 (all parts), Fibre-reinforced plastics — Methods of producing test plates

ISO 2818, Plastics — Preparation of test specimens by machining
ISO 16012, Plastics — Determination of linear dimensions of test specimens
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
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ISO 527-4:2021(E)

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

— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
gauge length

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

Note 1 to entry: It is expressed in millimetres (mm).

Note 2 to entry: The values of the gauge length that are indicated for the specimen types in the different parts

of ISO 527 represent the maximum relevant gauge length.
[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.1]
3.2
thickness

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

Note 1 to entry: It is expressed in millimetres (mm).
[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.2]
3.3
width

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

Note 1 to entry: It is expressed in millimetres (mm).
[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.3]
3.4
test speed
rate of separation of the gripping jaws
Note 1 to entry: It is expressed in millimetres per minute (mm/min).
[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.5]
3.5
stress

normal force per unit area of the original cross-section within the gauge length (3.1)

Note 1 to entry: It is expressed in megapascals (MPa).

Note 2 to entry: In order to differentiate from the true stress related to the actual cross-section of the specimen,

this stress is frequently called “engineering stress”.

Note 3 to entry: σ for “1"-direction specimens is defined as σ and for "2"-direction specimens as σ (see 3.9 and

1 2
Figure 2 for definitions of these directions).

[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.6, modified — Domain “” and Note 3 to entry has been added.]

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ISO 527-4:2021(E)
3.5.1
strength
maximum stress observed during a tensile test
Note 1 to entry: It is expressed in megapascals (MPa).
[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.6.2]
3.6
strain
increase in length per unit original length of the gauge

Note 1 to entry: It is expressed as a dimensionless ratio, or as a percentage (%).

[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.7]
3.6.1
strain at strength
strain at which the strength (3.5.1) is reached

Note 1 to entry: It is expressed as a dimensionless ratio, or as a percentage (%).

[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.7.3]
3.7
tensile modulus
modulus of elasticity under tension

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

1 2
Note 1 to entry: It is expressed in megapascals (MPa).

Note 2 to entry: It may be calculated either as the chord modulus or as the slope of a linear least-squares

regression line in this interval.
Note 3 to entry: This definition does not apply to films.
Note 4 to entry: See Figure 1.
[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.9]
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ISO 527-4:2021(E)
Key
X strain, ε
Y stress, σ
a slope E
Figure 1 — Stress-strain curve
3.8
Poisson's ratio

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

to the corresponding strain change Δε in the direction of extension, within the linear portion of the

longitudinal versus normal strain curve
Note 1 to entry: It is expressed as a dimensionless ratio.

Note 2 to entry: Since the lateral strain change Δε is a negative number and the longitudinal strain change Δε is

n l

positive, the Poissons ratio as defined in ISO 527-1:2019, 3.10 is a positive number.

[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.10]
3.9
specimen coordinate axes

axes, where “1"-direction is normally defined in terms of a feature associated with the material

structure or the production process, such as the length direction in continuous-sheet processes (see

Figure 2) and the “2"-direction is perpendicular to the “1"-direction.

Note 1 to entry: The “1-direction is also referred to as the 0° or longitudinal direction and the “2’‘-direction as the

90° or transverse direction. The “3-direction” is perpendicular to the plane of the “1-direction” and “2-direction”.

The “3-direction” is also referred to as the “through-thickness” direction for planar systems.

Note 2 to entry: For unidirectional materials covered by part 5 of this International Standard, the direction

parallel to the fibres is defined as the “1"-direction and the direction perpendicular to the fibres (in the plane of

the prepreg/plate) as the “2"-direction.
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ISO 527-4:2021(E)
Figure 2 — Fibre-reinforced plastic composite showing axes of symmetry
3.10
failure position

failure location of specimen type 4 within the local coordinate system (u, v) of the tapered section

Note 1 to entry: It is expressed in millimetres (mm).
Note 2 to entry: See Figure 5.
4 Principle
According to ISO 527-1.
5 Apparatus

The apparatus shall conform to ISO 527-1:2019, Clause 5, except for the following:

The micrometre or its equivalent (see ISO 16012: 2015, 5.5) shall read to 0,01 mm or better. It shall

have a suitable-size ball-ended anvil if used on irregular surfaces and a flat anvil if used on flat, smooth

(e.g. machined) surfaces.

When using extensometers with specimen type 4, use a gauge length of 25 mm (see ISO 527-1:2019,

5.1.5).

It is recommended to check alignment of the specimen and loading train as described in Annex A.

6 Test specimens
6.1 Shape and dimensions

Four types of test specimen are specified for use with this document, as detailed and illustrated in

Figure 3 (type 1 B), Figure 4 (types 2 and 3) and Figure 5 (type 4).

Type 1B is for testing fibre-reinforced thermoplastics. Type 1B specimens may also be used for

fibre-reinforced thermosets if they break within the gauge length. Type 1B shall not be used for

multidirectional, continuous-fibre-reinforced materials.

Type 2 is rectangular without end-tabs, and Type 3 is rectangular with bonded end-tabs. They are

for testing fibre reinforced thermosets and thermoplastics. Specimens with unbonded end tabs are

considered as type 2.
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---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 527-4:2021(E)

The preferred width of type 2 and type 3 specimens is 25 mm, but widths of 50 mm or greater may be

used if the tensile strength is low due to the particular type of reinforcement used.

Type 4 is tapered without end-tabs and for testing fibre-reinforced composites, especially for testing

multidirectional, continuous-fibre reinforced thermoplastics. Please refer to Annex B.

The thickness of type 2, type 3 and type 4 specimens shall be between 2 mm and 10 mm.

To decide whether to use specimen with or without tabs, first carry out tests without using tabs

(specimen type 2 [rectangle] or type 4 [tapered]) and, if the tests are not successful, i.e. if almost all

specimens break in the grips (see Clause 7), perform test with bonded end tabs on the specimens

(specimen type 3). Refer to Annex C for guidance on unbonded tabs or gripping condition without tabs

using fine grip faces and careful control of the gripping force.

NOTE Continuous fibre reinforced composites typically have high fracture forces due to high tensile

strength of their fibres. Using specimen thicknesses larger than 4 mm can require an increased clamping length

to counter high clamping pressures.

The recommended specimen thickness for continuous-fibre-reinforced composites is 2 mm. For

compression-moulded materials, the thickness between the end-pieces of any type of specimen shall at

no point deviate from the mean by more than 2 %.
Symbol Name Dimensions in millimetres
l Overall length ≥150
l Length of narrow parallel-sided portion 60,0 ± 0,5
r Radius ≥60
b Width at ends 20,0 ± 0,2
b Width of narrow portion 10,0 ± 0,2
h Thickness 2 to 10
L Gauge length (recommended for extensometers) 50,0 ± 0,5
L Initial distance between grips 115 ± 1

For some materials, the length of the tabs can be extended (e.g. so that l = 200 mm) to prevent breakage or slippage of

the specimen in the jaws.

It should be noted that a thickness of 4 mm gives a specimen which is identical to the type 1B specimen specified in

ISO 527-2.
Figure 3 — Type 1B specimen
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---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 527-4:2021(E)
a) Type 2 specimen
b) Type 3 specimen
Key
1 centrings holes (optional), ϕ D
2 jaws
Symbol Name Dimensions in millimetres
Type 2 Type 3
L Overall length ≥250 ≥250
L Distance between end tabs — 150 ± 1
b Width 25 ± 0,5 or 50 ± 0,5 25 ± 0,5 or 50 ± 0,5
h Thickness 2 to 10 2 to 10
L Gauge length (recommended for extensometers) 50 ± 1 50 ± 1
L Initial distance between grips (nominal) 150 ± 1 150 ± 1
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---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 527-4:2021(E)
Symbol Name Dimensions in millimetres
L Length of end tabs — ≥50
h Thickness of end tabs — 1 to 3
D Diameter of centring holes 3 ± 0,25 3 ± 0,25

NOTE Requirements on specimen quality and parallelism are given in ISO 527-1:2019, 6.4.

Figure 4 — Type 2 and type 3 specimens
Symbol Name Dimensions in millimetres
Type 4
L Total length ≥300
b Width of parallel mid-section 25 ± 0,5
b Width at ends 28 ± 0,5
h Thickness 2 to 10
L Gauge length (recommended for extensometers) 25 ± 1
L Initial distance in between grips (nominal) 200
P0 Bézier curve control point in (u, v) coordinates (0; 0)
P1 Bézier curve control point in (u, v) coordinates (4,86; 0)
P2 Bézier curve control point in (u, v) coordinates (13,0; 0)
P3 Bézier curve control point in (u, v) coordinates (87,5; 1,5)
c Edge is a Bézier curve
j Clamping jaws
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---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 527-4:2021(E)

NOTE Requirements on specimen quality and parallelism are given in ISO 527-1:2019, 6.4.

Figure 5 — Type 4 specimen

Formulae (1) and (2) are the Bezier curve specifically resolved for the specimen type 4 to calculate a

polyline being applicable on most CNC machines. They define the local coordinates (u, v) of the tapered

section’s edge depicted in Figure 5. The transformation into the specimens coordinate system (x, y) is

depicted in Figure 5. The variable t should not exceed increments higher than 0,05 to avoid a course

partitioned polyline. A more detailed description on how to construct the type 4 specimen is given in

B.2.
ut()=+63,,08tt9841+ 45, 8t (1)
vt()=15, t (2)
with tw∈[]01,,itht Δ ≤ 005
6.2 Preparation of specimens
6.2.1 General

In the case of moulding and lamination materials, prepare a panel in accordance with ISO 1268 (all parts)

or another specified/agreed procedure. Cut individual specimens, or groups of specimens in the case of

type 3 specimens (see Annex D), from the panel.

In the case of finished products (for example, for quality control during manufacture or on delivery),

take specimens from flat areas.

Parameters for machining specimens shall be as specified in ISO 2818. Further guidance on cutting

specimens is given in Annex D.

For machining of type 4 specimens only, a polyline of the required profile can be calculated using the

Formulae (1) and (2).
6.2.2 End tabs for type 3 specimens

The ends of the specimen shall be reinforced, preferably with end tabs made of cross-ply or fabric glass-

fibre/resin laminate with the fibres at ±45° to the specimen axis. The tab thickness shall be between

1 mm and 3 mm, with a tab angle of 90° (i.e. not tapered).

Alternative tabbing arrangements are permissible, but shall be shown, before use, to give at least equal

strength and no greater coefficient of variation (see ISO 527-1:2019, 10.5 and ISO 3534-1) than the

recommended tabs. Possible alternatives include tabs made from the material under test, mechanically

fastened tabs, unbonded tabs made of rough materials (such as emery paper or sandpaper), and fine

grip faces without tabs as described in Annex C.
6.2.3 Applications of end tabs for type 3 specimens

Bond the end tabs to the specimen with a high-stretch adhesive in accordance with Annex D.

NOTE The same procedure can be used for individual specimens and for a group of specimens.

6.3 Gauge marks
The gauge marks shall conform to ISO 527-1:2019, 6.3.
© ISO 2021 – All rights reserved
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ISO 527-4:2021(E)

Mark the parallel mid-section of the specimen when using specimen type 4. The first mark indicates

the centre of the parallel mid-section. Two additional marks shall be placed in a distance of 12,5 mm

from the centre. (see Figure 6). The marks indicate the width and thickness measurement points of the

specimen. In addition, the outer marks indicate the extensometer placement positions.

Figure 6 — Positions of supporting marks
6.4 Checking the specimens
The specimen checking shall conform to ISO 527-1:2019, 6.4.
6.5 Anisotropy

The properties of fibre-reinforced plastic composites frequently vary with direction in the plane of the

sheet (anisotropy). For this reason, it is recommended that two groups of test specimens be prepared

with their major axes parallel and perpendicular, respectively, to the direction of some feature which

is inferred from a knowledge of the structure of the material or its method of manufacture (see 3.10).

7 Number of specimens

The number of specimens shall conform to ISO 527-1:2019, Clause 7, except the following.

Specimens that slip or break inside the grips or at the grips edge regions are invalid. Those specimens

shall be discarded and further specimens shall be tested.
8 Conditioning
Conditioning shall be in accordance with ISO 527-1:2019, Clause 8.
9 Procedure
9.1 Test atmosphere
Test the atmosphere in accordance with ISO 527-1:2019, 9.1.
9.2 Measurement of specimen dimensions
The measurement shall conform to ISO 527-1:2019, 9.2, except for the following.

For specimen type 4 record the width, thickness and total length in accordance with ISO 16012. The

width and thickness shall be measured at the specimen’s centre and within a distance of 12,5 mm

from th
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 527-4
Deuxième édition
2021-12
Plastiques — Détermination des
propriétés en traction —
Partie 4:
Conditions d'essai pour les composites
plastiques renforcés de fibres
isotropes et orthotropes
Plastics — Determination of tensile properties —
Part 4: Test conditions for isotropic and orthotropic fibre-reinforced
plastic composites
Numéro de référence
ISO 527-4:2021(F)
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ISO 527-4:2021(F)
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,

y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

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

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ISO 527-4:2021(F)
Sommaire Page

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

Introduction .............................................................................................................................................................................................................................. vi

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

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

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

4 Principe.......................................................................................................................................................................................................................... 5

5 Appareillage .............................................................................................................................................................................................................. 5

6 Éprouvettes................................................................................................................................................................................................................ 5

6.1 Forme et dimensions ......................................................................................................................................................................... 5

6.2 Préparation des éprouvettes .................................................................................................................................................. 11

6.2.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 11

6.2.2 Talons pour les éprouvettes de type 3 ......................................................................................................... 11

6.2.3 Fixation des talons pour les éprouvettes de type 3 ......................................................................... 11

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

6.4 Vérification des éprouvettes ...................................................................................................................................................12

6.5 Anisotropie ............................................................................................................................................................................................. 12

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

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

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

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

9.2 Mesurage des dimensions des éprouvettes ...............................................................................................................12

9.3 Fixation ......................................................................................................................................................................................................13

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

9.5 Réglage des extensomètres et des jauges de déformation, et mise en place des

repères ........................................................................................................................................................................................................ 13

9.6 Vitesse d’essai ....................................................................................................................................................................................... 13

9.6.1 Pour les éprouvettes de type 1B ........................................................................................................................ 13

9.6.2 Pour les éprouvettes de type 2, de type 3 et de type 4 .................................................................13

9.7 Enregistrement des données ..................................................................................................................................................13

10 Calcul et expression des résultats ..................................................................................................................................................13

10.1 Calcul de toutes les propriétés pour des éprouvettes à bords parallèles .......................................13

10.2 Calcul de la résistance en traction des éprouvettes de type 4 en fonction de

l’emplacement de la rupture .................................................................................................................................................... 14

11 Fidélité .........................................................................................................................................................................................................................14

12 Rapport d’essai ...................................................................................................................................................................................................14

Annexe A (informative) Alignement des éprouvettes ....................................................................................................................15

Annexe B (informative) Essai avec une géométrie d’éprouvette de traction biseautée sans

talons (de type 4) ..............................................................................................................................................................................................18

Annexe C (informative) Talons non collés ou conditions de serrage sans talons avec des

mors à surfaces fines ....................................................................................................................................................................................21

Annexe D (normative) Préparation des éprouvettes (type 2 et type 3) ......................................................................24

Annexe E (normative) Calcul de la résistance en traction des éprouvettes de type 4 en

fonction de l’emplacement de la rupture ................................................................................................................................26

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................31

iii
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ISO 527-4:2021(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 www.iso.org/avant-propos.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité SC 13,

Composites et fibres de renforcement, en collaboration avec le Comité Européen de Normalisation (CEN),

comité technique CEN/TC 249, Plastiques, 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 527-4:1997), qui a fait l’objet d’une

révision technique.

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

— une éprouvette de type 4 (éprouvette de traction biseautée), en particulier pour les essais des

composites thermoplastiques renforcés de fibres continues multidirectionnelles a été mise en

œuvre;

— la force de serrage ou de la pression (par exemple via le couple ou un manomètre en fonction du

système de serrage utilisé) a été ajustée;
— les nouvelles annexes suivantes ont été ajoutées:

— l’Annexe C (Talons non collés ou conditions de serrage sans talons avec des mors à surfaces

fines),

— l’Annexe B (Essai avec une géométrie d’éprouvette de traction biseautée sans talons), et

— l’Annexe E (Calcul de la résistance en traction des éprouvettes de type 4 en fonction de

l’emplacement de la rupture).

Une liste de toutes les parties de la série ISO 527 est disponible sur le site web de l’ISO.

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ISO 527-4:2021(F)

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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ISO 527-4:2021(F)
Introduction

Le présent document introduit une nouvelle éprouvette, de type 4, avec une géométrie biseautée, à

utiliser sans talons. Cette géométrie a été mise au point pour surmonter les difficultés rencontrées avec

des éprouvettes à talons collés, en particulier lors des essais de matériaux à matrice thermoplastique.

Des lignes directrices ont également été ajoutées concernant le serrage, notamment sur la conception

des mors.
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NORME INTERNATIONALE ISO 527-4:2021(F)
Plastiques — Détermination des propriétés en traction —
Partie 4:
Conditions d'essai pour les composites plastiques
renforcés de fibres isotropes et orthotropes
1 Domaine d’application

Le présent document spécifie les conditions d’essai pour la détermination des propriétés en traction des

composites plastiques renforcés de fibres isotropes et orthotropes, basées sur les principes généraux

établis dans l’ISO 527-1.
NOTE 1 Les matériaux renforcés unidirectionnels sont traités dans l’ISO 527-5.

Les méthodes sont utilisées pour étudier le comportement en traction des éprouvettes et pour

déterminer la résistance en traction, le module d’élasticité en traction, les coefficients de Poisson et

d’autres aspects de la relation contrainte/déformation en traction dans les conditions définies.

La méthode d’essai convient aux matériaux suivants:

— les composites thermodurcissables et thermoplastiques renforcés de fibres, contenant des renforts

non unidirectionnels comme les mats, les tissus (fils de base ou stratifils), les fils de base coupés,

les combinaisons de tels renforts, les hybrides, les stratifils, les fibres courtes et broyées ou les

matériaux préimprégnés (prepregs);
NOTE 2 Les éprouvettes moulées par injection sont couvertes par l’ISO 527-2.

— les combinaisons de matériaux ci-dessus avec un renfort unidirectionnel, et les matériaux renforcés

multidirectionnels réalisés avec des couches unidirectionnelles, sous réserve que ces stratifiés

soient symétriques;

NOTE 3 Les matériaux à renfort parfaitement ou principalement unidirectionnel sont couverts par

l’ISO 527-5.
— les produits finis fabriqués avec les matériaux mentionnés ci-dessus.

Les fibres de renforcement concernées comprennent les fibres de verre, les fibres de carbone, les fibres

d’aramide et autres fibres similaires.
2 Références normatives

Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur

contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.

Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les

éventuels amendements).

ISO 527-1:2019, Plastiques — Détermination des propriétés en traction — Partie 1: Principes généraux

ISO 1268 (toutes les parties), Plastiques renforcés de fibres — Méthodes de fabrication de plaques d’essai

ISO 2818, Plastiques — Préparation des éprouvettes par usinage
ISO 16012, Plastiques — Détermination des dimensions linéaires des éprouvettes
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ISO 527-4:2021(F)
3 Termes et définitions

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

L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en

normalisation, consultables aux adresses suivantes:

— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp

— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
longueur de référence
distance initiale entre les repères sur la partie centrale de l’éprouvette
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en millimètres (mm).

Note 2 à l'article: Les valeurs de la longueur de référence qui sont indiquées pour les types d’éprouvettes dans les

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

[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.1]
3.2
épaisseur

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

éprouvette
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en millimètres (mm).
[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.2]
3.3
largeur

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

éprouvette
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en millimètres (mm).
[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.3]
3.4
vitesse d’essai
vitesse de séparation des mâchoires de serrage
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en millimètres par minute (mm/min).
[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.5]
3.5
contrainte

force par unité de surface de la section transversale initiale de la longueur de référence (3.1)

Note 1 à l'article: Elle est exprimée en mégapascals (MPa).

Note 2 à l'article: Pour faire la distinction avec la contrainte réelle associée à la section transversale réelle de

l’éprouvette, cette contrainte est fréquemment appelée «contrainte d’ingénierie».

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ISO 527-4:2021(F)

Note 3 à l'article: σ est désignée par σ pour la direction «1» et par σ pour la direction «2» (voir 3.9 et la Figure 2

1 2
pour les définitions de ces directions).

[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.6, modifié — Domaine “” et Note 3 à l’article ont été ajoutés.]

3.5.1
résistance
contrainte maximale observée lors d’un essai de traction
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en mégapascals (MPa).
[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.6.2]
3.6
déformation

allongement de la longueur par unité de longueur initiale de la longueur de référence

Note 1 à l'article: Elle est exprimée comme un rapport sans dimension ou en pourcentage (%).

[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.7]
3.6.1
déformation à la résistance
déformation à laquelle la résistance (3.5.1) est atteinte

Note 1 à l'article: Elle est exprimée comme un rapport sans dimension ou en pourcentage (%).

[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.7.3]
3.7
module d’élasticité en traction

pente de la courbe de contrainte/déformation σ(ε) dans l’intervalle entre les deux déformations

ε = 0,05 % et ε = 0,25 %
1 2
Note 1 à l'article: Il est exprimé en mégapascals (MPa).

Note 2 à l'article: Il peut être calculé soit comme un module sécant, soit comme la pente d’une droite de régression

linéaire par la méthode des moindres carrés sur cet intervalle.
Note 3 à l'article: La présente définition ne s’applique pas aux films.
Note 4 à l'article: Voir la Figure 1.
[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.9]
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ISO 527-4:2021(F)
Légende
X déformation, ε
Y contrainte, σ
Pente E.
Figure 1 — Courbe de contrainte/déformation
3.8
coefficient de Poisson

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

direction d’allongement, sur la variation de la déformation Δε correspondante dans la direction

d’allongement, dans la partie linéaire de la courbe de déformation longitudinale en fonction de la

déformation normale
Note 1 à l'article: Il est exprimé comme un rapport sans dimension.

Note 2 à l'article: Étant donné que la variation de la déformation latérale Δε est un nombre négatif et que la

variation de la déformation longitudinale Δε est un nombre positif, le coefficient de Poisson tel que défini dans

l’ISO 527-1:2019, 3.10 est un nombre positif.
[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.10]
3.9
axes des coordonnées de l’éprouvette

axes, sur lesquels la direction «1» est généralement définie par une caractéristique associée à la

structure du matériau ou à son mode de fabrication, comme le sens de la longueur dans un procédé

de fabrication de plaques en continu (voir la Figure 2) et la direction «2» est perpendiculaire à la

direction «1»

Note 1 à l'article: La direction «1» est aussi désignée par direction à 0° ou encore direction longitudinale, et la

direction «2» est désignée par direction à 90° ou direction transversale. La direction «3» est perpendiculaire au

plan de la direction «1» et de la direction «2». La direction «3» est aussi appelée direction «à travers l’épaisseur»

pour les systèmes plans.
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ISO 527-4:2021(F)

Note 2 à l'article: Pour les matériaux unidirectionnels qui font l’objet de la Partie 5 du présent document, la

direction parallèle aux fibres est désignée par direction «1» et la direction perpendiculaire aux fibres (dans le

plan du préimprégné/de la plaque) par direction «2».
Figure 2 — Composite plastique renforcé de fibres et axes de symétrie
3.10
position de la rupture

emplacement de la rupture de l’éprouvette de type 4 dans le système de coordonnées locales (u, v) de la

section biseautée
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en millimètres (mm).
Note 2 à l'article: Voir la Figure 5.
4 Principe
Conformément à l’ISO 527-1.
5 Appareillage

L’appareillage doit être conforme à l’ISO 527-1:2019, Article 5, à la différence que:

Le micromètre ou son équivalent (voir l’ISO 16012:2015, 5.5) doit permettre une lecture à 0,01 mm

près ou avec une meilleure précision. Il doit avoir des touches de dimension convenable présentant un

profil bombé pour mesurer les surfaces irrégulières et un profil plat pour mesurer les surfaces planes,

lisses (par exemple usinées).

En cas d’utilisation d’extensomètres avec l’éprouvette de type 4, utiliser une longueur de référence de

25 mm (voir l’ISO 527-1:2019, 5.1.5).

Il est recommandé de vérifier l’alignement de l’éprouvette et de la machine de traction comme décrit

dans l’Annexe A.
6 Éprouvettes
6.1 Forme et dimensions

Quatre types d’éprouvettes sont spécifiés pour l’emploi avec le présent document et sont détaillés et

illustrés à la Figure 3 (type 1B), à la Figure 4 (types 2 et 3) et à la Figure 5 (type 4).

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ISO 527-4:2021(F)

Le type 1B est destiné aux essais des thermoplastiques renforcés de fibres. Les éprouvettes de type 1B

peuvent aussi être utilisées pour les thermodurcissables renforcés de fibres s’ils se rompent dans

la longueur de référence. Le type 1B ne doit pas être utilisé pour les matériaux renforcés de fibres

continues multidirectionnelles.

Le type 2 est rectangulaire sans talons et le type 3 est rectangulaire avec des talons collés. Ils sont

destinés aux essais des thermoplastiques et thermodurcissables renforcés de fibres. Les éprouvettes

avec des talons non collés sont considérées comme étant de type 2.

La largeur préférentielle des éprouvettes de type 2 et de type 3 est de 25 mm, mais des largeurs de

50 mm ou plus peuvent être utilisées si la résistance en traction est faible à cause du type particulier de

renfort utilisé.

Le type 4 est biseauté sans talons et il est destiné aux essais des composites renforcés de fibres, en

particulier pour les thermoplastiques renforcés de fibres continues multidirectionnelles. Se référer à

l’Annexe B.

L’épaisseur des éprouvettes de type 2, de type 3 et de type 4 doit être comprise entre 2 mm et 10 mm.

Pour décider de l’emploi d’une éprouvette avec ou sans talons, effectuer d’abord des essais avec des

éprouvettes sans talons (éprouvette de type 2 [rectangulaire] ou de type 4 [biseautée]) et, si les essais

ne sont pas satisfaisants, c’est-à-dire si presque toutes les éprouvettes se rompent dans les mors (voir

l’Article 7), réaliser l’essai avec des talons collés aux éprouvettes (éprouvette de type 3). Se référer à

l’Annexe C pour des lignes directrices concernant les «Talons non collés ou conditions de serrage sans

talons avec des mors à surfaces fines» avec un contrôle minutieux de la force de serrage.

NOTE Les composites renforcés de fibres continues ont généralement des forces de fracture élevées en

raison de la haute résistance en traction de leurs fibres. L’utilisation d’éprouvettes d’une épaisseur supérieure à

4 mm peut nécessiter de rallonger la longueur de serrage pour contrer les pressions de serrage élevées.

L’épaisseur des éprouvettes recommandée pour les composites renforcés de fibres continues est de

2 mm. Pour les matériaux moulés par compression, l’épaisseur entre talons de n’importe quel type

d’éprouvette ne doit pas s’écarter de la moyenne de plus de 2 %.
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ISO 527-4:2021(F)
Symbole Nom Dimensions en millimètres
l Longueur totale ≥150
l Longueur de la partie étroite parallèle 60,0 ± 0,5
r Rayon ≥60
b Largeur aux extrémités 20,0 ± 0,2
b Largeur de la partie étroite 10,0 ± 0,2
h Épaisseur de 2 à 10
L Longueur de référence (recommandée pour les 50,0 ± 0,5
extensomètres)
L Distance initiale entre mors 115 ± 1

Pour certains matériaux, il peut être nécessaire de rallonger la longueur des talons (par exemple de façon que

l = 200 mm) pour éviter toute cassure ou tout glissement de l’éprouvette dans les mors.

Il convient de noter qu’avec une épaisseur de 4 mm, cette éprouvette est identique à l’éprouvette de type 1B spécifiée

dans l’ISO 527-2.
Figure 3 — Éprouvette de type 1B
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ISO 527-4:2021(F)
a) Éprouvette de type 2
b) Éprouvette de type 3
Légende
1 trous de centrage (facultatifs), ϕ D
2 mors
Symbole Nom Dimensions en millimètres
Type 2 Type 3
L Longueur totale ≥250 ≥250
L Distance entre talons — 150 ± 1
b Largeur 25 ± 0,5 ou 50 ± 0,5 25 ± 0,5 ou 50 ± 0,5
h Épaisseur 2 à 10 2 à 10
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ISO 527-4:2021(F)
Symbole Nom Dimensions en millimètres
L Longueur de référence (recommandée pour les
50 ± 1 50 ± 1
extensomètres)
L Distance initiale entre mors (nominale) 150 ± 1 150 ± 1
L Longueur des talons — ≥ 50
h Épaisseur des talons — 1 à 3
D Diamètre des trous de centrage 3 ± 0,25 3 ± 0,25

NOTE Les exigences concernant la qualité et le parallélisme de l’éprouvette sont données dans

l’ISO 527-1:2019, 6.4.
Figure 4 — Éprouvettes de type 2 et de type 3
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ISO 527-4:2021(F)
Symbole Nom Dimensions en millimètres
Type 4
L Longueur totale ≥ 300
b Largeur de la section médiane parallèle 25 ± 0,5
b Largeur aux extrémités 28 ± 0,5
h Épaisseur 2 à 10
L Longueur de référence (recommandée pour les extensomètres) 25 ± 1
L Distance initiale entre mors (nominale) 200
P0 Point de contrôle de la courbe de Bézier en coordonnées (u, v) (0; 0)
P1 Point de contrôle de la courbe de Bézier en coordonnées (u, v) (4,86; 0)
P2 Point de contrôle de la courbe de Bézier en coordonnées (u, v) (13,0; 0)
P3 Point de contrôle de la courbe de Bézier en coordonnées (u, v) (87,5; 1,5)
c Le bord est une courbe de Bézier
j Mors

NOTE Les exigences concernant la qualité et le parallélisme de l’éprouvette sont données dans

l’ISO 527-1:2019, 6.4.
Figure 5 — Éprouvette de type 4

Les Formules (1) et (2) correspondent à la courbe de Bézier résolue spécifiquement pour l’éprouvette de

type 4, afin de calculer une polyligne applicable à presque toutes les machines CNC. Elles définissent les

coordonnées locales (u, v) du bord de la section biseautée décrit à la Figure 5. La transformation dans le

système de coordonnées de l’éprouvette (x, y) est illustrée à la Figure 5. Il convient que la variable t ne

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ISO 527-4:2021(F)

dépasse pas des incréments de plus de 0,05 pour éviter une polyligne partitionnée. Une description plus

détaillée sur la manière de fabriquer l’éprouvette de type 4 est donnée en B.2.
ut()=+63,,08tt9841+ 45, 8t (1)
vt =15, t (2)
avec tt∈[]01,,avecΔ ≤005
6.2 Préparation des éprouvettes
6.2.1 Généralités

Dans le cas de matériaux pour moulage et stratification, réaliser un panneau conformément à

l’ISO 1268 (toutes les parties) ou à tout autre mode opératoire spécifié ou ayant fait l’objet d’un accord.

À partir du panneau, découper des éprouvettes individuelles ou des groupes d’éprouvettes dans le cas

d’éprouvettes de type 3 (voir l’Annexe D).

Dans le cas de produits finis (par exemple, pour le contrôle qualité en fabrication ou à la livraison),

prélever l
...

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ISO 527-4:2021(F)
ISO/TC 61/SC 13
Date: 2021-11-01 12
ISO 527-4:2021(F)
ISO/TC 61/SC 13/GT 2
Secrétariat: JISC
Plastiques — Détermination des propriétés en traction — Partie 4:
Conditions d’essai pour les composites plastiques renforcés de fibres
isotropes et orthotropes

Plastics — Determination of tensile properties — Part 4: Test conditions for isotropic and

orthotropic fibre-reinforced plastic composites
Avertissement

Ce document n'est pas une Norme internationale de l'ISO. Il est distribué pour examen et observations.

Il est susceptible de modification sans préavis et ne peut être cité comme Norme internationale.

Les destinataires du présent projet sont invités à présenter, avec leurs observations, notification des

droits de propriété dont ils auraient éventuellement connaissance et à fournir une documentation

explicative.
Type du document: Norme internationale
Sous-type du document:
Stade du document: Publication
Langue du document: F

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ISO 527-4:2021(F)
Sommaire Page

Avant-propos .............................................................................................................................................................. 7

Introduction ................................................................................................................................................................ 8

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

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

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

4 Principe .......................................................................................................................................................... 6

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

6 Éprouvettes ................................................................................................................................................... 7

6.1 Forme et dimensions .................................................................................................................................. 7

6.2 Préparation des éprouvettes ................................................................................................................. 14

6.2.1 Généralités ................................................................................................................................................... 14

6.2.2 Talons (pour les éprouvettes de type 3) ............................................................................................ 14

6.2.3 Fixation des talons (pour les éprouvettes de type 3)..................................................................... 15

6.3 Repères ......................................................................................................................................................... 15

6.4 Vérification des éprouvettes .................................................................................................................. 15

6.5 Anisotropie .................................................................................................................................................. 15

7 Nombre d’éprouvettes ............................................................................................................................. 15

8 Conditionnement ....................................................................................................................................... 16

9 Mode opératoire ........................................................................................................................................ 16

9.1 Atmosphère d’essai ................................................................................................................................... 16

9.2 Mesurage des dimensions des éprouvettes ...................................................................................... 16

9.3 Fixation ......................................................................................................................................................... 16

9.4 Précontraintes ............................................................................................................................................ 16

9.5 Réglage des extensomètres et des jauges de déformation, et mise en place des

repères .......................................................................................................................................................... 16

9.6 Vitesse d’essai ............................................................................................................................................. 16

9.6.1 Pour les éprouvettes de type 1B ........................................................................................................... 16

9.6.2 Pour les éprouvettes de type 2, de type 3 et de type 4 .................................................................. 17

9.7 Enregistrement des données ................................................................................................................. 17

10 Calcul et expression des résultats ........................................................................................................ 17

10.1 Calcul de toutes les propriétés pour des éprouvettes à bords parallèles ............................... 17

10.2 Calcul de la résistance en traction des éprouvettes de type 4 en fonction de

l’emplacement de la rupture.................................................................................................................. 17

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

12 Rapport d’essai ........................................................................................................................................... 17

Annexe A (informative) Alignement des éprouvettes .................................................................................. 19

Annexe B (informative) Essai avec une géométrie d’éprouvette de traction biseautée sans

talons (de type 4) ....................................................................................................................................... 22

B.1 Généralités ................................................................................................................................................... 22

B.2 Géométrie de l’éprouvette de type 4 ................................................................................................... 22

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B.3 Comparaison de la géométrie de type 3 et de type 4 ...................................................................... 23

Annexe C (informative) Talons non collés ou conditions de serrage sans talons avec des

mors à surfaces fines ................................................................................................................................ 25

C.1 Généralités ................................................................................................................................................... 25

C.2 Éprouvettes ................................................................................................................................................. 25

C.3 Talons non collés ....................................................................................................................................... 25

C.4 Conditions de serrage sans talons avec des mors à surfaces fines ............................................ 25

C.5 Comparaison des conditions de serrage ............................................................................................ 26

Annexe D (normative) Préparation des éprouvettes (type 2 et type 3) ................................................. 28

D.1 Usinage des éprouvettes .......................................................................................................................... 28

D.2 Préparation d’éprouvettes avec talons collés .................................................................................. 28

Annexe E (normative) Calcul de la résistance en traction des éprouvettes de type 4 en

fonction de l’emplacement de la rupture ........................................................................................... 30

E.1 Estimation de l’emplacement de la rupture u dans le type d’éprouvette .............................. 30

E.2 Calcul du rapport de la section transversale de fracture cFr........................................................ 32

E.3 Calcul de la résistance en traction σ ................................................................................................. 33

E.4 Estimation de la déformation en traction à la position de la rupture u > 0 .......................... 33

Bibliographie ............................................................................................................................................................ 36

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ISO 527-4:2021(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’approbationd'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/directiveswww.iso.org/directives).

L’attentionL'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent

faire l’objetl'objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISOL'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’élaborationl'élaboration du document sont indiqués dans

l’Introductionl'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par l’ISOl'ISO (voir

www.iso.org/brevetswww.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’ISOl'ISO liés à l’évaluationl'évaluation de la conformité, ou pour toute information au

sujet de l’adhésionl'adhésion de l’ISOl'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.htmlwww.iso.org/avant-propos.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité SC 13,

Composites et fibres de renforcement, en collaboration avec le Comité Européen de Normalisation (CEN),

comité technique CEN/TC 249, Plastiques, 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 527-4:1997), qui a fait l’objet d’une

révision technique.

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

— une éprouvette de type 4 (éprouvette de traction biseautée), en particulier pour les essais des

composites thermoplastiques renforcés de fibres continues multidirectionnelles a été mise en

œuvre ;

— la force de serrage ou de la pression (par exemple via le couple ou un manomètre en fonction du

système de serrage utilisé) a été ajustée ;
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ISO 527-4:2021(F)
— les nouvelles annexes suivantes ont été ajoutées :

— l’Annexe C (Talons non collés ou conditions de serrage sans talons avec des mors à surfaces

fines),

— l’Annexe B (Essai avec une géométrie d’éprouvette de traction biseautée sans talons), et

— l’Annexe E (Calcul de la résistance en traction des éprouvettes de type 4 en fonction de

l’emplacement de la rupture).

Une liste de toutes les parties de la série ISO 527 est disponible 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.htmlwww.iso.org/fr/members.html.
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ISO 527-4:2021(F)
Introduction

Le présent document introduit une nouvelle éprouvette, de type 4, avec une géométrie biseautée, à

utiliser sans talons. Cette géométrie a été mise au point pour surmonter les difficultés rencontrées avec

des éprouvettes à talons collés, en particulier lors des essais de matériaux à matrice thermoplastique.

Des lignes directrices ont également été ajoutées concernant le serrage, notamment sur la conception

des mors.
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NORME INTERNATIONALE ISO 527-4:2021(F)
Plastiques — Détermination des propriétés en traction —
Partie 4: Conditions d’essai pour les composites plastiques
renforcés de fibres isotropes et orthotropes
1 Domaine d’application

Le présent document spécifie les conditions d’essai pour la détermination des propriétés en traction

des composites plastiques renforcés de fibres isotropes et orthotropes, basées sur les principes

généraux établis dans l’ISO 527-1.
NOTE 1 Les matériaux renforcés unidirectionnels sont traités dans l’ISO 527-5.

Les méthodes sont utilisées pour étudier le comportement en traction des éprouvettes et pour

déterminer la résistance en traction, le module d’élasticité en traction, les coefficients de Poisson et

d’autres aspects de la relation contrainte/déformation en traction dans les conditions définies.

La méthode d’essai convient aux matériaux suivants :

— les composites thermodurcissables et thermoplastiques renforcés de fibres, contenant des renforts

non unidirectionnels comme les mats, les tissus (fils de base ou stratifils), les fils de base coupés, les

combinaisons de tels renforts, les hybrides, les stratifils, les fibres courtes et broyées ou les

matériaux préimprégnés (prepregs) ;);
NOTE 2 Les éprouvettes moulées par injection sont couvertes par l’ISO 527--2.

— les combinaisons de matériaux ci-dessus avec un renfort unidirectionnel, et les matériaux renforcés

multidirectionnels réalisés avec des couches unidirectionnelles, sous réserve que ces stratifiés

soient symétriques ;

NOTE 3 Les matériaux à renfort parfaitement ou principalement unidirectionnel sont couverts par

l’ISO 527-5.
— les produits finis fabriqués avec les matériaux mentionnés ci-dessus.

Les fibres de renforcement concernées comprennent les fibres de verre, les fibres de carbone, les fibres

d’aramide et autres fibres similaires.
2 Références normatives

Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur

contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.

Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’appliques'applique (y

compris les éventuels amendements).

ISO 527-1:2019, Plastiques — Détermination des propriétés en traction — Partie 1: Principes généraux

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ISO 527-4:2021(F)

ISO 1268 (toutes les parties), Plastiques renforcés de fibres — Méthodes de fabrication de plaques

d'essaid’essai
ISO 2818, Plastiques — Préparation des éprouvettes par usinage
ISO 16012, Plastiques — Détermination des dimensions linéaires des éprouvettes
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions 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/https://www.electropedia.org/
3.1
longueur de référence
distance initiale entre les repères sur la partie centrale de l’éprouvette
Note 1 à l’article : : Elle est exprimée en millimètres (mm).

Note 2 à l’article : : Les valeurs de la longueur de référence qui sont indiquées pour les types d’éprouvettes dans

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

[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.1]
3.2
épaisseur

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

éprouvette
Note 1 à l’article : : Elle est exprimée en millimètres (mm).
[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.2]
3.3
largeur

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

éprouvette
Note 1 à l’article : : Elle est exprimée en millimètres (mm).
[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.3]
3.4
vitesse d’essai
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ISO 527-4:2021(F)
vitesse de séparation des mâchoires de serrage
Note 1 à l’article : : Elle est exprimée en millimètres par minute (mm/min).
[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.5]
3.5
contrainte

force par unité de surface de la section transversale initiale de la longueur de référence (3.1)

Note 1 à l’article : : Elle est exprimée en mégapascals (MPa).

Note 2 à l’article : : Pour faire la distinction avec la contrainte réelle associée à la section transversale réelle de

l’éprouvette, cette contrainte est fréquemment appelée « contrainte d’ingénierie ».

Note 3 à l’article : : σ est désignée par σ pour la direction « 1 » et par σ pour la direction « 2 » (voir 3.9 et la

1 2
Figure 2 pour les définitions de ces directions).

[SOURCE: ISO 527-1:2019, 3.6, modifié — Domaine “” et Note 3 à l’article ont été ajoutés.]

3.5.1
résistance
contrainte maximale observée lors d’un essai de traction
Note 1 à l’article : : Elle est exprimée en mégapascals (MPa).
[SOURCE: ISO 527--1:2019, 3.6.2]
3.6
déformation

allongement de la longueur par unité de longueur initiale de la longueur de référence

Note 1 à l’article : : Elle est exprimée comme un rapport sans dimension ou en pourcentage (%).

[SOURCE: ISO 527--1:2019, 3.7]
3.6.1
déformation à la résistance
déformation à laquelle la résistance (3.5.1) est atteinte

Note 1 à l’article : : Elle est exprimée comme un rapport sans dimension ou en pourcentage (%).

[SOURCE: ISO 527--1:2019, 3.7.3]
3.7
module d’élasticité en traction

pente de la courbe de contrainte/déformation σ(ε) dans l’intervalle entre les deux déformations

ε = 0,05 % et ε = 0,25 %
1 2
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ISO 527-4:2021(F)
Note 1 à l’article : : Il est exprimé en mégapascals (MPa).

Note 2 à l’article : : Il peut être calculé soit comme un module sécant, soit comme la pente d’une droite de

régression linéaire par la méthode des moindres carrés sur cet intervalle.
Note 3 à l’article : : La présente définition ne s’applique pas aux films.
Note 4 à l’article : : Voir la Figure 1.
[SOURCE: ISO 527--1:2019, 3.9]
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ISO 527-4:2021(F)
Légende
X déformation, ε
Y contrainte, σ
Pente E.
Figure 1 — Courbe de contrainte/déformation
3.8
coefficient de Poisson

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

direction d’allongement, sur la variation de la déformation Δε correspondante dans la direction

d’allongement, dans la partie linéaire de la courbe de déformation longitudinale en fonction de la

déformation normale
Note 1 à l’article : : Il est exprimé comme un rapport sans dimension.

Note 2 à l’article : : Étant donné que la variation de la déformation latérale Δε est un nombre négatif et que la

variation de la déformation longitudinale Δε est un nombre positif, le coefficient de Poisson tel que défini dans

l’ISO 527-1:2019, 3.10 est un nombre positif.
[SOURCE: ISO 527--1:2019, 3.10]
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ISO 527-4:2021(F)
3.9
axes des coordonnées de l’éprouvette

axes, sur lesquels la direction « 1 » est généralement définie par une caractéristique associée à la

structure du matériau ou à son mode de fabrication, comme le sens de la longueur dans un procédé de

fabrication de plaques en continu (voir la Figure 2) et la direction « 2 » est perpendiculaire à la

direction « 1 ».»

Note 1 à l’article : : La direction « 1 » est aussi désignée par direction à 0° ou encore direction longitudinale, et la

direction « 2 » est désignée par direction à 90° ou direction transversale. La direction « 3 » est perpendiculaire au

plan de la direction « 1 » et de la direction « 2 ». La direction « 3 » est aussi appelée direction « à travers

l’épaisseur » pour les systèmes plans.

Note 2 à l’article : : Pour les matériaux unidirectionnels qui font l’objet de la Partie 5 de la présente Norme

internationaledu présent document, la direction parallèle aux fibres est désignée par direction « 1 » et la direction

perpendiculaire aux fibres (dans le plan du préimprégné/de la plaque) par direction « 2 ».

Figure 2 — Composite plastique renforcé de fibres et axes de symétrie
3.10
position de la rupture

emplacement de la rupture de l’éprouvette de type 4 dans le système de coordonnées locales (u, v) de la

section biseautée
Note 1 à l’article : Elle est exprimée en millimètres (mm).
Note 2 à l’article : Voir la Figure 5.
4 Principe
Conformément à l’ISO 527-1.
5 Appareillage

L’appareillage doit être conforme à l’ISO 527-1:2019, Article 5, à la différence que :

Le micromètre ou son équivalent (voir l’ISO 16012:2015, 5.5) doit permettre une lecture à 0,01 mm

près ou avec une meilleure précision. Il doit avoir des touches de dimension convenable présentant un

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profil bombé pour mesurer les surfaces irrégulières et un profil plat pour mesurer les surfaces planes,

lisses (par exemple usinées).

En cas d’utilisation d’extensomètres avec l’éprouvette de type 4, utiliser une longueur de référence de

25 mm (voir l’ISO 527-1:2019, 5.1.5).

Il est recommandé de vérifier l’alignement de l’éprouvette et de la machine de traction comme décrit

dans l’Annexe A.
6 Éprouvettes
6.1 Forme et dimensions

Quatre types d’éprouvettes sont spécifiés pour l’emploi avec le présent document et sont détaillés et

illustrés à la Figure 3 (type 1B), à la Figure 4 (types 2 et 3) et à la Figure 5 (type 4).

Le type 1B est destiné aux essais des thermoplastiques renforcés de fibres. Les éprouvettes de type 1B

peuvent aussi être utilisées pour les thermodurcissables renforcés de fibres s’ils se rompent dans la

longueur de référence. Le type 1B ne doit pas être utilisé pour les matériaux renforcés de fibres

continues multidirectionnelles.

Le type 2 est rectangulaire sans talons et le type 3 est rectangulaire avec des talons collés. Ils sont

destinés aux essais des thermoplastiques et thermodurcissables renforcés de fibres. Les éprouvettes

avec des talons non collés sont considérées comme étant de type 2.

La largeur préférentielle des éprouvettes de type 2 et de type 3 est de 25 mm, mais des largeurs de

50 mm ou plus peuvent être utilisées si la résistance en traction est faible à cause du type particulier de

renfort utilisé.

Le type 4 est biseauté sans talons et il est destiné aux essais des composites renforcés de fibres, en

particulier pour les thermoplastiques renforcés de fibres continues multidirectionnelles. Se référer à

l’Annexe B.

L’épaisseur des éprouvettes de type 2, de type 3 et de type 4 doit être comprise entre 2 mm et 10 mm.

Pour décider de l’emploi d’une éprouvette avec ou sans talons, effectuer d’abord des essais avec des

éprouvettes sans talons [(éprouvette de type 2 ([rectangulaire)] ou de type 4 ([biseautée)]]) et, si les

essais ne sont pas satisfaisants, c’est-à-dire si presque toutes les éprouvettes se rompent dans les mors

(voir l’Article 7), réaliser l’essai avec des talons collés aux éprouvettes (éprouvette de type 3). Se référer

à l’Annexe C pour des lignes directrices concernant les « Talons non collés ou conditions de serrage sans

talons avec des mors à surfaces fines » avec un contrôle minutieux de la force de serrage.

NOTE Les composites renforcés de fibres continues ont généralement des forces de fracture élevées en raison

de la haute résistance en traction de leurs fibres. L’utilisation d’éprouvettes d’une épaisseur supérieure à 4 mm

peut nécessiter de rallonger la longueur de serrage pour contrer les pressions de serrage élevées.

L’épaisseur des éprouvettes recommandée pour les composites renforcés de fibres continues est de

2 mm. Pour les matériaux moulés par compression, l’épaisseur entre talons de n’importe quel type

d’éprouvette ne doit pas s’écarter de la moyenne de plus de 2 %.
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ISO 527-4:2021(F)
Symbole Nom Dimensions en millimètres
l Longueur totale ≥ 150
l1 Longueur de la partie étroite parallèle 60,0 ± 0,5
r Rayon ≥ 60
b Largeur aux extrémités 20,0 ± 0,2
b1 Largeur de la partie étroite 10,0 ± 0,2
h Épaisseur de 2 à 10
L Longueur de référence (recommandée pour les 50,0 ± 0,5
extensomètres)
L Distance initiale entre mors 115 ± 1

Pour certains matériaux, il peut être nécessaire de rallonger la longueur des talons (par exemple de façon que

l3 = 200 mm) pour éviter toute cassure ou tout glissement de l’éprouvette dans les mors.

Il convient de noter qu’avec une épaisseur de 4 mm, cette éprouvette est identique à l’éprouvette de type 1B spécifiée

dans l’ISO 527--2.
Figure 3 — Éprouvette de type 1B
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a) Éprouvette de type 2
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b) Éprouvette de type 3
Légende
1 trous de centrage (facultatifs), ϕ D
2 mors
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ISO 527-4:2021(F)
Symbole Nom Dimensions en millimètres
Type 2 Type 3
L Longueur totale ≥ 250 ≥ 250
L Distance entre talons — 150 ± 1
b1 Largeur 25 ± 0,5 ou 50 ± 0,5 25 ± 0,5 ou 50 ± 0,5
h Épaisseur 2 à 10 2
...

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