ISO 14126:2023
(Main)Fibre-reinforced plastic composites — Determination of compressive properties in the in-plane direction
Fibre-reinforced plastic composites — Determination of compressive properties in the in-plane direction
This document specifies methods for determining the compressive properties, in directions parallel to the plane of lamination, of fibre-reinforced plastic composites, based on thermosetting or thermoplastic matrices. The compressive properties are of interest for specifications and quality-control purposes. The test specimens are machined from a flat test plate, or from suitable finished or semi-finished products. Two loading methods and two types of specimen are described. The loading methods are: — Method 1: provides shear loading of the specimen (gauge length unsupported) — Method 2: provides combined loading of the specimen (gauge length unsupported) NOTE For tabbed specimens loaded using method 2, load is transferred through a combination of end-loading and shear-loading through the tabs. The specimen designs are: — Type A specimen: rectangular cross-section, fixed thickness, end-tabbed (mainly for aerospace style preimpregnates (~ 0,125 mm ply thickness) — Type B specimen: rectangular cross-section, range of thicknesses, untabbed or end-tabbed, two specimen sizes are available (B1 and B2). The Type A specimen is used for unidirectionally or biaxially reinforced materials tested in the fibre direction, where the fibres are normally either aligned continuous or aligned long (>7,5 mm) discontinuous. The Type B1 and B2 specimens are used for multi-directional aligned; mat, fabric and other multi-directionally reinforced materials where the fibre structure is more complex and/or coarser. This document gives criteria for checking that the combination of test method and specimen design result in valid failures. It is noted that alternative test method/specimen combinations will not necessarily give the same result. The methods specify required dimensions for the specimen. Tests carried out on specimens of other dimensions, or on specimens that are prepared under different conditions, can produce results that are not comparable. Other factors, such as the speed of testing, the support fixture used and the conditioning of the specimens, can influence the results.
Composites plastiques renforcés de fibres — Détermination des caractéristiques en compression dans le plan
Le présent document spécifie des méthodes pour la détermination des caractéristiques de compression, dans les directions parallèles au plan de stratification, de composites plastiques renforcés de fibres, basée sur des matrices thermodurcissables ou thermoplastiques. Les caractéristiques en compression sont intéressantes pour l’établissement de spécifications et pour le contrôle de la qualité. Les éprouvettes sont usinées à partir d’une plaque d’essai plane ou à partir de produits finis ou semi-finis adaptés. Deux méthodes de mise en charge et deux types d’éprouvettes sont décrits. Les méthodes de mise en charge sont les suivantes: — la méthode 1, qui fournit une charge par cisaillement de l’éprouvette (longueur de référence non supportée) — la méthode 2, qui fournit une charge mixte de l’éprouvette (longueur de référence non supportée) NOTE Pour les éprouvettes avec talons chargées en utilisant la méthode 2, la charge est transférée en associant une charge en bout et une charge par cisaillement à travers les talons. Les modèles d’éprouvettes sont les suivants: — éprouvette de type A: éprouvette avec talons, d’épaisseur fixe et à section transversale rectangulaire, utilisée principalement pour les préimprégnés de type aéronautique (~ 0,125 mm d’épaisseur de pli); — éprouvette de type B: éprouvette avec ou sans talons, avec plusieurs épaisseurs possibles et à section transversale rectangulaire, disponible en deux tailles (B1 et B2). L’éprouvette de type A est utilisée pour les matériaux renforcés unidirectionnellement ou biaxialement soumis à l’essai dans le sens des fibres, dans lesquels les fibres sont normalement alignées en continu ou de manière discontinue (>7,5 mm). Les éprouvettes de types B1 et B2 sont utilisées pour les mats, tissus et autres matériaux renforcés alignés de manière multidirectionnelle, dans lesquels la structure des fibres est plus complexe et/ou plus grossière. Le présent document donne des critères pour vérifier que la combinaison de la méthode d’essai et du modèle d’éprouvette conduit à des ruptures valides. Il est à noter que des combinaisons méthode d’essai/éprouvette alternatives ne donneront pas nécessairement le même résultat. Les méthodes spécifient certaines dimensions pour les éprouvettes. Des essais réalisés avec des éprouvettes d’autres dimensions ou avec des éprouvettes préparées dans des conditions différentes peuvent donner des résultats qui ne sont pas comparables. D’autres facteurs, tels que la vitesse d’essai, le montage support utilisé et le conditionnement des éprouvettes, peuvent avoir une répercussion sur les résultats.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 14126
Second edition
2023-10
Fibre-reinforced plastic composites —
Determination of compressive
properties in the in-plane direction
Composites plastiques renforcés de fibres — Détermination des
caractéristiques en compression dans le plan
Reference number
© ISO 2023
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .v
Introduction . vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Principle . 3
5 Apparatus . 4
5.1 Test machine . 4
5.1.1 General . 4
5.1.2 Speed of testing . 4
5.1.3 Load measurement . 4
5.2 Strain measurement . 4
5.3 Micrometer . 5
5.4 Loading fixtures . 5
5.4.1 General . 5
5.4.2 Method 1: Shear loading . 5
5.4.3 Method 2: Combined loading . 7
6 Test specimens . 8
6.1 Shape and dimensions . 8
6.1.1 Type A specimen . 8
6.1.2 Type B specimen . 9
6.2 Preparation . 10
6.2.1 General . 10
6.2.2 End-tab material . 10
6.2.3 Application of end tabs to specimens . 10
6.2.4 Machining the specimens . 10
6.3 Checking specimen quality . . 10
6.4 Anisotropy . 11
7 Number of test specimens .11
8 Conditioning .11
9 Procedures .11
10 Expression of results .13
10.1 Compressive strength calculation . 13
10.2 Compressive modulus calculation. 13
10.3 Compressive failure strain calculation . 14
10.4 Statistical parameters. 14
10.5 Significant figures. 14
11 Precision .14
12 Test report .15
Annex A (normative) Alignment of specimen and loading train .16
Annex B (normative) Specimen preparation .17
Annex C (informative) Compression fixtures for method 1 .19
Annex D (informative) Compression fixtures for method 2 .21
Annex E (informative) Euler buckling criteria .25
Annex F (informative) Predicted tab length .26
iii
Annex G (informative) Recommendations for strain and bending measurements using
digital image correlation (DIC) .27
Bibliography .30
iv
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO document should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use
of (a) patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed
patent rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received
notice of (a) patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are
cautioned that this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent
database available at www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all
such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee 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 14126:1999), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— a new normative Annex A, alignment of specimen and loading train, has been added and subsequent
annexes have been renumbered;
— Annex B, specimen preparation, is now normative to emphasise the importance of producing good
quality specimens;
— two new informative Annexes F and G have been added.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
v
Introduction
[1]
This document, originally published in 1999, was based on ISO 8515 with the scope extended from
glass-fibre reinforcement to include all fibre-reinforced plastic composites, such as composites based
[2]
on carbon and aramid fibres. Other source documents consulted included ASTM D 3410 , SACMA
[3] [4] [5] [6] [7]
SRM1 , prEN 2850 , CRAG 400 , DIN 65380 and JIS K7076 . Several different types of anti-
buckling fixtures/loading jigs, different materials and different specimen sizes are covered by these
source documents, although all are parallel-sided coupons. New or modified geometry support jigs are
[8]
still being developed, for example in JIS K7018
.
This document harmonizes and rationalizes the current situation by:
a) concentrating on the quality of the test by limiting the maximum bending strain allowable (i.e.
10 % between 10 % and 90 % of the maximum load, as recommended by ASTM), so that an axial-
load case can be assumed;
b) standardizing on two related specimen designs, one principally for aerospace type unidirectional
pre-impregnated materials (i.e. Type A) and one for other materials/formats (i.e. Types B1/B2).
The chosen specimen design can be used with different loading fixtures;
c) defining acceptable failure criteria (e.g. avoiding within grip failures);
d) including an equation for determining the specimen minimum thickness to avoid Euler buckling
[2]
proposed by ASTM for harmonization purposes (taken from ASTM D 3410 in a modified form);
e) allowing any design of support/loading fixture to be used that meets the above bending
requirements, using different principles of loading (i.e. essentially shear and combined loading);
f) ensuring that the test specimen and loading/support fixture are well aligned (see Annex A);
g) concentrating on the quality of specimen preparation (see Annex B);
h) including guidance on the use of digital image correlation (DIC) for strain and bending
measurements (see Annex G);
NOTE 1 Compression properties measured in the through-thickness direction (direction 3 in Figure 1) are
[9]
covered by ISO 20975-1 .
NOTE 2 Compression properties of rigid plastics having only unaligned short (<7,5 mm) fibres or no fibre
[10]
content [rather than long (>7,5 mm) discontinuous or continuous fibres] is covered by ISO 604 .
vi
INTERNATIONAL STANDARD ISO 14126:2023(E)
Fibre-reinforced plastic composites — Determination of
compressive properties in the in-plane direction
1 Scope
1.1 This document specifies methods for determining the compressive properties, in directions
parallel to the plane of lamination, of fibre-reinforced plastic composites, based on thermosetting or
thermoplastic matrices. The compressive properties are of interest for specifications and quality-
control purposes. The test specimens are machined from a flat test plate, or from suitable finished or
semi-finished products.
1.2 Two loading methods and two types of specimen are described.
The loading methods are:
— Method 1: provides shear loading of the specimen (gauge length unsupported)
— Method 2: provides combined loading of the specimen (gauge length unsupported)
NOTE For tabbed specimens loaded using method 2, load is transferred through a combination of end-
loading and shear-loading through the tabs.
The specimen designs are:
— Type A specimen: rectangular cross-section, fixed thickness, end-tabbed (mainly for aerospace
style preimpregnates (~ 0,125 mm ply thickness)
— Type B specimen: rectangular cross-section, range of thicknesses, untabbed or end-tabbed, two
specimen sizes are available (B1 and B2).
The Type A specimen is used for unidirectionally or biaxially reinforced materials tested in the
fibre direction, where the fibres are normally either aligned continuous or aligned long (>7,5 mm)
discontinuous. The Type B1 and B2 specimens are used for multi-directional aligned; mat, fabric and
other multi-directionally reinforced materials where the fibre structure is more complex and/or
coarser.
1.3 This document gives criteria for checking that the combination of test method and specimen
design result in valid failures. It is noted that alternative test method/specimen combinations will not
necessarily give the same result.
1.4 The methods specify required dimensions for the specimen. Tests carried out on specimens of
other dimensions, or on specimens that are prepared under different conditions, can produce results
that are not comparable. Other factors, such as the speed of testing, the support fixture used and the
conditioning of the specimens, can influence the results.
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 291, Plastics — Standard atmospheres for conditioning and testing
ISO 1268 (all parts), Fibre-reinforced plastics — Methods of producing test plate
ISO 2602, Statistical interpretation of test results — Estimation of the mean — Confidence interval
ISO 7500-1, Metallic materials — Calibration and verification of static uniaxial testing machines — Part 1:
Tension/compression testing machines — Calibration and verification of the force-measuring system
ISO 9513, Metallic materials — Calibration of extensometer systems used in uniaxial testing
ISO 23788, Metallic materials — Verification of the alignment of fatigue testing machines
ASTM E 1012, Standard practice for verification of testing frame and specimen alignment under tensile and
compressive axial force application
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
compressive stress
σ
c
compressive force experienced by the test specimen, at a particular time, divided by the initial cross-
sectional area of the parallel-sided portion of the specimen
Note 1 to entry: It is expressed in megapascals.
3.2
compressive strength
compressive failure stress
σ
cM
maximum compressive stress (3.1) sustained by the specimen
Note 1 to entry: It is expressed in megapascals.
3.3
compressive strain
Ɛ
c
decrease in length per unit length of the original gauge length
Note 1 to entry: It is expressed as a dimensionless ratio or in percent.
3.4
compressive failure strain
Ɛ
cM
longitudinal compressive strain at the compressive failure stress
Note 1 to entry: It is expressed as a dimensionless ratio or in percent.
3.5
modulus of elasticity in compression
chord modulus
E
c
stress difference (σ" minus σ') divided by the corresponding strain difference (Ɛ" (= 0,002 5) minus Ɛ'
(= 0,000 5))
Note 1 to entry: It is expressed in megapascals.
Note 2 to entry: See 10.2.
3.6
specimen coordinate axes
1, 2, 3
orthogonal coordinate axes for material with the fibres preferentially aligned in one direction within a
planar laminate.
Note 1 to entry: See Figure 1. The directions, in the plane of the laminate, parallel to the fibre axes is specified
as the "1"-direction and the direction perpendicular to the fibre axes the "2"-direction. For other materials, the
"1"-direction is normally specified in terms of a feature associated with the production process, such as the
long or warp direction for a continuous-sheet or fabric process. The "2"-direction is again perpendicular, in the
plane, to the "1" direction. The direction perpendicular to the plane is the “3” direction. Results for specimens
cut parallel to the "1"-direction are identified by the subscript "11" (e.g. E ). Similarly, results for specimens cut
c11
parallel to the "2"-direction are identified by the subscript "22" (e.g. E ).
c22
Note 2 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. More generally, the X, Y and Z (through-thickness) coordinate system for any
material can be equated to the "1"-, "2"- and "3"-directions.
Figure 1 — Unidirectionally reinforced composite plate element showing symmetry axes
3.7
gauge length
L
initial distance between the gauge marks on the central part of the test specimen
Note 1 to entry: It is expressed in millimetres (mm).
3.8
thickness
h
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).
3.9
width
b
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).
4 Principle
An axial force is applied to the unsupported gauge length of a rectangular specimen held in an anti-
buckling loading/support fixture, while the applied load and strain in this gauge length area are
monitored. The test method concentrates on the quality of the axial deformation experienced by the
specimen. Any loading fixture can be used, provided specimen failure occurs below a 10 % bending
strain in the specimen (between 10 % and 90 % of the maximum load); and fails in the prescribed
manner and location.
The compressive load is applied to the specimen:
— by shear loading through end tabs (Method 1);
— by a combined loading mode through direct specimen end loading and shear loading though the
support fixture using a tabbed specimen (Method 2).
NOTE 1 The test results obtained by these methods using different specimen designs/sizes and different
loading fixtures are not necessarily comparable.
[4]
NOTE 2 End-loading is not covered by this document as the fixture in Method B of EN 2850 for end-loading
[11]
(c.f. modified ASTM D695 ) is not suitable for the standard Type A or B specimens. End loading is, in many
cases, a sufficient and simple method for determination of compressive modulus but is very limited for ultimate
strength determination.
NOTE 3 Each of these methods shows specific advantages and disadvantages. For example, shear loading is
not adapted for very thick laminates, because it causes strain distributions over the laminate thickness caused
by shear strains and the tabs can shear off at high forces. Combined loading overcomes several of the problems
described before and can also be used for higher laminate thicknesses. The disadvantage is the need for
supplementary machining of the specimen ends to ensure parallelism and squareness tolerances are met when
using end-tabbed specimens.
5 Apparatus
5.1 Test machine
5.1.1 General
The test machine shall be in accordance with ISO 7500-1 and ISO 9513, and meet the specifications
given in 5.1.2 to 5.1.3. The test machine should be kept in good condition and worn parts (e.g. threads,
grip faces) replaced. The test machine, gauge specimen and loading/support fixture alignment on the
machine axis shall be checked regularly or after any part of the loading train is moved/reassembled
using the procedures given in Annex A.
5.1.2 Speed of testing
The test machine shall be capable of maintaining the required speed of testing (see 9.5).
5.1.3 Load measurement
The force measurement system shall conform with class 1 as specified in ISO 7500-1 (i.e. error for
indicated load shall not exceed ±1 % of the true value). Suitable data recording equipment (data-loggers)
shall be used to record the load values throughout the tests.
5.2 Strain measurement
Strain shall be determined by means of strain gauges, mechanical extensometers, or optical
extensometers, [including digital image correlation (DIC)] meeting the requirement that the error for
the indicated strain shall not exceed ±1 % (see ISO 9513). Strain shall be measured on both faces of the
specimens to determine the degree of bending or on the sides (narrow face) of specimens if using DIC
(see Annex G). Strain gauge elements for type A and B1 specimens shall be less than 3 mm in length. B2
specimens will accommodate longer strain gauges (e.g. ≥10 mm).
The gauges, the surface preparation and the bonding agents used shall be chosen to give acceptable
performance with the material being tested, and suitable continuous strain recording equipment (data-
logger/computer) shall be used.
NOTE Full-field strain measurements, as obtained by DIC, provide evidence for the “repeat structure” of the
[12]
reinforcement and therefore informs the choice of strain gauge length (i.e. larger gauge length than the size of
any repeated “reinforcement structure” which causes local non-uniformity of the strain field).
5.3 Micrometer
A micrometer, caliper or equivalent, reading to less than or equal to 0,01 mm shall be used to determine
the thickness h and width b of the test specimen.
For thickness measurements, callipers shall have faces appropriate to the surface being measured (i.e.
flat face for flat, cut or polished surfaces and hemisphere face for other surfaces) of ~6 mm diameter in
both cases.
5.4 Loading fixtures
5.4.1 General
Support/loading fixtures appropriate to the loading method chosen shall be used. The fixture shall load
the specimen so that the requirement on allowable specimen bending given in 9.8 is met. The main
requirement of the fixture design for all loading methods is the alignment (initial and throughout
the test) of the loading train and of the specimen when loaded in the fixture are maintained, so that
buckling is avoided. Procedures for obtaining satisfactory alignment of the loading train are given in
Annex A. The fixture used shall be fully identified and described in the test report.
5.4.2 Method 1: Shear loading
The load is applied to the specimen by shear through the faces of the specimen end tabs. The load is
applied through flat wedge or vee action grips, as shown diagrammatically in Figure 2 a). Aligned
hydraulic grips in aligned test machines are also acceptable. A schematic diagram of a compression
fixture for shear loading is given in Figure 3.
[2]
NOTE A Method 1 fixture in common use is shown in Annex C (i.e. ASTM D 3410: method B (known as
ITTRI that uses flat “back” wedge grips). An early design of this loading method known as Celanese (using cone-
[2]
shaped “back” wedge grips) is no longer included in ASTM D3410 .
a) Method 1 b) Method 2
Shear loading Combined loading
Key
1 specimen
2 end tabs
3 shear loading
4 end loading
Figure 2 — Schematic of load condition for the alternative methods
Key
1 upper housing block
2 locking screws
3 specimen
4 lower housing block
Figure 3 — Schematic diagram of compression test specimen and fixture for method 1
5.4.3 Method 2: Combined loading
Loading is by direct end loading of the specimen and by shear loading through the tab at the same time
resulting in a combined loading configuration, as shown diagrammatically in Figure 2 b). A schematic
diagram of a compression fixture for combined loading is given in Figure 4. Combined loading is also
obtained when a supporting or anti-buckling fixture involves clamping of the specimen, although the
exact loading path through the jig into the specimen gauge length is unclear. In addition, compression
loading of the specimen will increase the transverse load on the bolted clamps and similar constructions
due to Poisson’s expansion of the specimen.
NOTE Method 2 fixtures in common use are shown in Annex D.
Key
1 specimen, untabbed (or tabbed — see insert)
2 support blocks
3 specimen
4 locking screws
5 tabs
6 end-loading plate
7 moveable face plate
Figure 4 — Schematic diagram of compression test fixture for method 2
6 Test specimens
6.1 Shape and dimensions
6.1.1 Type A specimen
The specimen shall be straight-sided and of rectangular cross-section, with the dimensions given in
Table 1 (see also Figure 5). Type A specimens are preferred for laminates constructed from ~0,125 mm
thick 0° laminae (e.g. unidirectional aerospace grade prepreg) and loaded in the 1 (axial) direction. For
these unidirectionally reinforced materials, the test specimen shall be extracted with its axis within
0,5° of the mean fibre axis of the test plate.
Key
1 tabs
2 specimen
NOTE Dimensions are given in Table 1.
Figure 5 — Type A and B tabbed specimen designs
6.1.2 Type B specimen
The specimen shall be straight-sided and of rectangular cross-section, with the dimensions given in
Table 1. End tabs shall be used, if necessary, to avoid failure at the loaded ends of the specimen by
distributing the applied load over the larger area of the specimen and end tabs.
Type B1 specimens are suitable for material constructed with heavier weight laminae (
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 14126
Deuxième édition
2023-10
Composites plastiques renforcés
de fibres — Détermination des
caractéristiques en compression dans
le plan
Fibre-reinforced plastic composites — Determination of compressive
properties in the in-plane direction
Numéro de référence
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y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
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CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction . vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .2
3 Termes et définitions . 2
4 Principe. 4
5 Appareillage . 4
5.1 Machine d’essai . 4
5.1.1 Généralités . 4
5.1.2 Vitesse d’essai . 5
5.1.3 Mesurage de la charge . 5
5.2 Mesurage de la déformation . 5
5.3 Micromètre . 5
5.4 Dispositifs de mise en charge . 5
5.4.1 Généralités . 5
5.4.2 Méthode 1: Charge par cisaillement. 6
5.4.3 Méthode 2: Charge mixte . 7
6 Éprouvettes. 8
6.1 Forme et dimensions . 8
6.1.1 Éprouvette de type A . 8
6.1.2 Éprouvette de type B . 9
6.2 Préparation . 10
6.2.1 Généralités . 10
6.2.2 Matériau des talons . 10
6.2.3 Fixation des talons sur les éprouvettes . 10
6.2.4 Usinage des éprouvettes . 10
6.3 Vérification de la qualité des éprouvettes . 11
6.4 Anisotropie . 11
7 Nombre d’éprouvettes .11
8 Conditionnement .12
9 Mode opératoire .12
10 Expression des résultats .13
10.1 Calcul de la résistance à la compression . 13
10.2 Calcul du module d’élasticité en compression . 14
10.3 Calcul de la déformation en compression à la rupture . 14
10.4 Paramètres statistiques .15
10.5 Chiffres significatifs .15
11 Fidélité .15
12 Rapport d’essai .15
Annexe A (normative) Alignement de l’éprouvette et de la machine de traction .16
Annexe B (normative) Préparation des éprouvettes .17
Annexe C (informative) Montages en compression pour la méthode 1 .19
Annexe D (informative) Montages en compression pour la méthode 2 .21
Annexe E (informative) Critères de gauchissement type Euler .25
Annexe F (informative) Longueur de talons prédite .26
iii
Annexe G (informative) Recommandations pour les mesurages de déformation et
de flexion à l’aide d’une corrélation d’images numériques (DIC) .27
Bibliographie .30
iv
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner
l’utilisation d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité
et à l’applicabilité de tout droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent
document, l’ISO n'avait pas reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa
mise en application. Toutefois, il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent
document que des informations plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de
brevets, disponible à l'adresse www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié tout ou partie de tels droits de propriété.
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 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 14126:1999), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— une nouvelle Annexe A normative, alignement de l’éprouvette et de la machine de traction, a été
ajoutée et les annexes suivantes ont été renumérotées;
— l’Annexe B, préparation des éprouvettes, est désormais normative pour souligner l'importance de
produire des éprouvettes de bonne qualité ;
— deux nouvelles annexes informatives, Annexes F et G, ont été ajoutées.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
v
Introduction
[1]
Le présent document, publié à l’origine en 1999, était basée sur l’ISO 8515 avec un domaine
d’application élargi des renforcements par fibres de verre à tous les composites plastiques renforcés
de fibres, tels que les composites renforcés de fibres de carbone et de fibres aramides. Les autres
[2] [3] [4] [5]
documents consultés étaient les suivants: ASTM D 3410 , SACMA SRM1 , prEN 2850 , CRAG 400 ,
[6] [7]
DIN 65380 et JIS K7076 . Plusieurs types de montages anti-gauchissement/gabarits de mise en
charge différents, plusieurs matériaux différents et plusieurs tailles d’éprouvettes différentes sont
couverts par ces documents sources, bien que tous concernent des coupons à côtés parallèles. Des
gabarits supports ayant une géométrie nouvelle ou modifiée sont encore en cours de développement,
[8]
par exemple dans le document JIS K7018 .
Le présent document harmonise et rationalise la situation actuelle:
a) en se concentrant sur la qualité de l’essai en limitant la déformation maximale par flexion
admissible (c’est-à-dire 10 % entre 10 % et 90 % de la charge maximale, selon les recommandations
de l’ASTM), de sorte qu’une charge axiale puisse être supposée;
b) en normalisant deux modèles d’éprouvettes en lien l’un avec l’autre, l’un principalement pour les
matériaux préimprégnés unidirectionnels de type aéronautique (à savoir le type A) et l’autre pour
les autres matériaux/formats (à savoir les types B1/B2). Le modèle d’éprouvette choisi peut être
utilisé avec différents dispositifs de mise en charge;
c) en définissant des critères de rupture acceptables (par exemple en évitant les ruptures entre les
mâchoires);
d) en incluant une équation pour déterminer l’épaisseur minimale de l’éprouvette pour éviter un
gauchissement type Euler proposée par l’ASTM pour des raisons d’harmonisation (reprise dans
[2]
l’ASTM D 3410 sous une forme modifiée);
e) en autorisant l’utilisation de tout modèle de support/dispositif de mise en charge répondant
aux exigences de flexion ci-dessus, selon différents principes de mise en charge (c’est-à-dire
essentiellement charge par cisaillement et charge mixte);
f) en s’assurant que l’éprouvette et le dispositif de mise en charge/montage support sont bien alignés
(voir l’Annexe A);
g) en se concentrant sur la qualité de la préparation des éprouvettes (voir l’Annexe B);
h) en donnant des recommandations sur l’utilisation de la corrélation d’images numériques (DIC)
pour les mesurages de déformation et de flexion (voir l’Annexe G).
NOTE 1 Les caractéristiques de compression mesurées dans la direction de l’épaisseur (direction 3 sur la
[9]
Figure 1) sont traitées dans l’ISO 20975-1 .
NOTE 2 Les caractéristiques de compression des plastiques rigides ayant seulement des fibres courtes
(<7,5 mm) non alignées ou sans taux de fibres [plutôt que des fibres longues (>7,5 mm) discontinues ou continues]
[10]
sont couvertes dans l’ISO 604 .
vi
NORME INTERNATIONALE ISO 14126:2023(F)
Composites plastiques renforcés de fibres —
Détermination des caractéristiques en compression dans
le plan
1 Domaine d’application
1.1 Le présent document spécifie des méthodes pour la détermination des caractéristiques de
compression, dans les directions parallèles au plan de stratification, de composites plastiques renforcés
de fibres, basée sur des matrices thermodurcissables ou thermoplastiques. Les caractéristiques en
compression sont intéressantes pour l’établissement de spécifications et pour le contrôle de la qualité.
Les éprouvettes sont usinées à partir d’une plaque d’essai plane ou à partir de produits finis ou semi-
finis adaptés.
1.2 Deux méthodes de mise en charge et deux types d’éprouvettes sont décrits.
Les méthodes de mise en charge sont les suivantes:
— la méthode 1, qui fournit une charge par cisaillement de l’éprouvette (longueur de référence non
supportée)
— la méthode 2, qui fournit une charge mixte de l’éprouvette (longueur de référence non supportée)
NOTE Pour les éprouvettes avec talons chargées en utilisant la méthode 2, la charge est transférée en
associant une charge en bout et une charge par cisaillement à travers les talons.
Les modèles d’éprouvettes sont les suivants:
— éprouvette de type A: éprouvette avec talons, d’épaisseur fixe et à section transversale rectangulaire,
utilisée principalement pour les préimprégnés de type aéronautique (~ 0,125 mm d’épaisseur de
pli);
— éprouvette de type B: éprouvette avec ou sans talons, avec plusieurs épaisseurs possibles et à
section transversale rectangulaire, disponible en deux tailles (B1 et B2).
L’éprouvette de type A est utilisée pour les matériaux renforcés unidirectionnellement ou biaxialement
soumis à l’essai dans le sens des fibres, dans lesquels les fibres sont normalement alignées en continu ou
de manière discontinue (>7,5 mm). Les éprouvettes de types B1 et B2 sont utilisées pour les mats, tissus
et autres matériaux renforcés alignés de manière multidirectionnelle, dans lesquels la structure des
fibres est plus complexe et/ou plus grossière.
1.3 Le présent document donne des critères pour vérifier que la combinaison de la méthode d’essai
et du modèle d’éprouvette conduit à des ruptures valides. Il est à noter que des combinaisons méthode
d’essai/éprouvette alternatives ne donneront pas nécessairement le même résultat.
1.4 Les méthodes spécifient certaines dimensions pour les éprouvettes. Des essais réalisés avec des
éprouvettes d’autres dimensions ou avec des éprouvettes préparées dans des conditions différentes
peuvent donner des résultats qui ne sont pas comparables. D’autres facteurs, tels que la vitesse d’essai,
le montage support utilisé et le conditionnement des éprouvettes, peuvent avoir une répercussion sur
les résultats.
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 291, Plastiques — Atmosphères normales de conditionnement et d'essai
ISO 1268 (toutes les parties), Plastiques renforcés de fibres — Méthodes de fabrication de plaques d’essai
ISO 2602, Interprétation statistique de résultats d'essais — Estimation de la moyenne — Intervalle de
confiance
ISO 7500-1, Matériaux métalliques — Étalonnage et vérification des machines pour essais statiques
uniaxiaux — Partie 1: Machines d'essai de traction/compression — Étalonnage et vérification du système
de mesure de force
ISO 9513, Matériaux métalliques — Étalonnage des chaînes extensométriques utilisées lors d'essais
uniaxiaux
ISO 23788, Matériaux métalliques — Vérification de l'alignement axial des machines d'essai de fatigue
ASTM E 1012, Standard practice for verification of testing frame and specimen alignment under tensile and
compressive axial force application
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
contrainte en compression
σ
c
force en compression supportée par l’éprouvette à un instant donné, divisée par l’aire de la section
transversale de l’éprouvette de la partie à côtés parallèles de l’éprouvette
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en mégapascals.
3.2
résistance à la compression
contrainte en compression à la rupture
σ
cM
contrainte en compression (3.1) maximale supportée par l’éprouvette
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en mégapascals.
3.3
déformation en compression
Ɛ
c
diminution 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.
3.4
déformation en compression à la rupture
Ɛ
cM
déformation en compression longitudinale à la contrainte en compression à la rupture
Note 1 à l'article: Elle est exprimée comme un rapport sans dimension ou en pourcentage.
3.5
module d’élasticité en compression
module sécant
E
c
différence de contrainte (σ” moins σ’) divisée par la différence de déformation correspondante
(Ɛ” (= 0,002 5) moins Ɛ’ (= 0,000 5))
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en mégapascals.
Note 2 à l'article: Voir 10.2.
3.6
axes des coordonnées de l’éprouvette
1,2,3
axes de coordonnées orthogonaux pour les matériaux comportant des fibres alignées de préférence
dans une seule direction dans un stratifié plan
Note 1 à l'article: Voir la Figure 1. La direction, dans le plan du stratifié, qui est parallèle au sens des fibres
est spécifiée comme étant la direction «1» et la direction perpendiculaire au sens des fibres correspond à la
direction «2». Pour les autres matériaux, la direction «1» est généralement spécifiée selon une caractéristique
liée au procédé de fabrication, telle que la direction longitudinale ou le sens de la chaîne d’un procédé à feuille
continue ou à tissu. La direction «2» est ici aussi perpendiculaire, dans le plan, à la direction «1». La direction
perpendiculaire au plan est la direction «3». Les résultats des éprouvettes coupées parallèlement à la direction
«1» sont identifiés par l’indice «11» (par exemple E ). De la même façon, les résultats des éprouvettes coupées
c11
parallèlement à la direction «2» sont identifiés par l’indice «22» (par exemple E ).
c22
Note 2 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. Plus généralement, le système de
coordonnées X, Y et Z (sur toute l’épaisseur) d’un matériau peut être équivalent aux directions «1», «2» et «3».
Figure 1 — Élément de plaque composite renforcé unidirectionnellement présentant les axes
de symétrie
3.7
longueur de référence
L
distance initiale entre les repères sur la partie centrale de l’éprouvette
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en millimètres (mm).
3.8
épaisseur
h
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).
3.9
largeur
b
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).
4 Principe
Une force axiale est appliquée à la longueur de référence non supportée d’une éprouvette rectangulaire
maintenue en place dans un montage anti-gauchissement/montage support, tandis que la charge
appliquée et la déformation sur cette longueur de référence sont contrôlées. La méthode d’essai se
concentre sur la qualité de la déformation axiale éprouvée par l’éprouvette. Tout dispositif de mise en
charge peut être utilisé, à condition que la rupture de l’éprouvette ait lieu en dessous d’une déformation
par flexion de 10 % dans l’éprouvette (entre 10 % et 90 % de la charge maximale) et que la rupture se
fasse de la manière et à l’emplacement prescrits.
La charge de compression est appliquée à l’éprouvette soit:
— par application d’une charge par cisaillement à travers les talons (méthode 1);
— par un mode de charge mixte associant une charge en bout direct de l’éprouvette et une charge par
cisaillement à travers le montage support en utilisant une éprouvette avec talons (méthode 2).
NOTE 1 Les résultats d’essai obtenus par ces méthodes avec différents modèles/différentes tailles
d’éprouvettes et différents dispositifs de mise en charge ne sont pas nécessairement comparables.
NOTE 2 Le présent document ne couvre pas la charge en bout puisque le montage dans la méthode B de
[4] [11]
l’EN 2850 pour la charge en bout (c.f. ASTM D695 modifiée) ne convient pas pour les éprouvettes standards
de type A ou B. La charge en bout est très souvent une méthode simple et suffisante pour la détermination du
module d’élasticité en compression, mais elle est très limitée pour la détermination de la résistance ultime.
NOTE 3 Chacune de ces méthodes présente des avantages et inconvénients spécifiques. Par exemple, la charge
par cisaillement n’est pas adaptée pour les stratifiés très épais, car elle engendre une répartition des déformations
sur l’épaisseur du stratifié en raison des déformations au cisaillement et les talons peuvent se cisailler sous l’effet
des forces élevées. La charge mixte résout plusieurs des problèmes décrits ci-dessus et peut aussi être utilisée
pour les stratifiés de plus grande épaisseur. L’inconvénient est la nécessité de réaliser un usinage supplémentaire
des extrémités de l’éprouvette pour s’assurer que les tolérances de parallélisme et d’équerrage sont respectées
en cas d’utilisation d’éprouvettes avec talons.
5 Appareillage
5.1 Machine d’essai
5.1.1 Généralités
La machine doit être conforme à I’ISO 7500-1 et l’ISO 9513, et doit répondre aux spécifications indiquées
de 5.1.2 à 5.1.3. Il convient de conserver la machine d’essai dans un bon état et de remplacer les pièces
usées (par exemple filets, mors). L’alignement de la machine d’essai, de l’éprouvette et du dispositif de
mise en charge/montage support sur l’axe de la machine doit être vérifié régulièrement ou après tout
déplacement/réassemblage d’une partie de la machine de traction selon les modes opératoires indiqués
dans l’Annexe A.
5.1.2 Vitesse d’essai
La machine d’essai doit être capable de maintenir la vitesse d’essai requise (voir 9.5).
5.1.3 Mesurage de la charge
Le système de mesurage de la force doit être conforme à la classe 1 telle que spécifiée dans l’ISO 7500-1
(c’est-à-dire que l’erreur sur la charge indiquée ne doit pas dépasser ± 1 % de la valeur vraie). Un
équipement approprié pour l’enregistrement des données (enregistreur de données) doit être utilisé
pour enregistrer les valeurs de charge tout au long des essais.
5.2 Mesurage de la déformation
La déformation doit être déterminée au moyen de jauges de déformation, d’extensomètres mécaniques
ou d’extensomètres optiques [avec corrélation d’images numériques (DIC)] satisfaisant à l’exigence
que l’erreur pour la déformation indiquée ne doit pas dépasser ± 1 % (voir l’ISO 9513). La déformation
doit être mesurée sur les deux faces de l’éprouvette afin de déterminer le degré de flexion ou sur les
deux côtés (face étroite) des éprouvettes en cas d’utilisation de la DIC (voir l’Annexe G). Les éléments
des jauges de déformation pour les éprouvettes de types A et B1 doivent mesurer moins de 3 mm
de longueur. Les éprouvettes B2 s’adaptent à des jauges de déformation plus longues (par exemple
≥ 10 mm).
Les jauges, la préparation des surfaces et les colles doivent être choisies de manière à permettre
un déroulement acceptable de l’essai sur le matériau examiné, et un équipement approprié pour
l’enregistrement de la déformation en continu (enregistreur de données/ordinateur) doit être utilisé.
NOTE Les mesures de déformation plein-champ, obtenues par DIC, fournissent une preuve de la «structure
[12]
de répétition» du renforcement et informent donc sur le choix de la longueur de référence pour la déformation
(c’est-à-dire une longueur de référence plus grande que la taille de toute «structure de renfort» répétée qui cause
une non-uniformité locale du champ de la déformation).
5.3 Micromètre
Un micromètre, pied à coulisse ou équivalent, donnant une lecture à 0,01 mm ou moins près, doit être
utilisé pour le mesurage de l’épaisseur h et de la largeur b de l’éprouvette.
Pour les mesurages d’épaisseur, les pieds à coulisse doivent avoir des faces de contact appropriées pour
la surface à mesurer (c’est-à-dire une face plane pour des surfaces planes, découpées ou polies et une
face hémisphérique pour les autres surfaces) de ~ 6 mm de diamètre dans les deux cas.
5.4 Dispositifs de mise en charge
5.4.1 Généralités
Il faut utiliser des montages supports/dispositifs de mise en charge appropriés à la méthode de mise en
charge choisie. Le montage doit soumettre l’éprouvette à une charge de manière à ce que l’exigence du
9.8 relative à la flexion admissible de l’éprouvette soit satisfaite. La principale exigence pour un modèle
de montage pour toutes les méthodes de mise en charge est de s’assurer que l’alignement (initial et
pendant l’essai) de la machine de traction et de l’éprouvette lorsqu’elle est chargée dans le montage
est maintenu, de manière à éviter un gauchissement. Des modes opératoires permettant d’obtenir un
alignement satisfaisant de la machine de traction sont donnés dans l’Annexe A. Le montage utilisé doit
être complètement identifié et décrit dans le rapport d’essai.
5.4.2 Méthode 1: Charge par cisaillement
La charge est appliquée à l’éprouvette par cisaillement par les faces des talons de l’éprouvette. La
charge est appliquée via une cale plane ou des mors à action en V, comme illustré schématiquement à la
Figure 2 a). Des mâchoires hydrauliques alignées dans des machines d’essai alignées peuvent aussi être
utilisées. La Figure 3 représente une vue schématique d’un montage en compression pour la charge par
cisaillement.
NOTE Un montage couramment utilisé pour la méthode 1 est illustré dans l’Annexe C (à savoir la méthode
[2]
B de l’ASTM D 3410 (connue sous le nom de ITTRI, avec des coins d’amarrage «arrière» plats). L’ancien modèle
utilisé pour cette méthode de mise en charge, connu sous le nom de Célanèse (avec des coins d’amarrage «arrière»
[2]
en forme de cône), n’est plus inclus dans l’ASTM D 3410 .
a) Méthode 1 b) Méthode 2
Charge par cisaillement Charge mixte
Légende
1 éprouvette
2 talons
3 charge par cisaillement
4 charge en bout
Figure 2 — Schéma des conditions de charge pour les méthodes alternatives
Légende
1 bloc logement supérieur
2 vis de blocage
3 éprouvette
4 bloc logement inférieur
Figure 3 — Vue schématique de l’éprouvette et du dispositif d’essai de compression pour
la méthode 1
5.4.3 Méthode 2: Charge mixte
La charge se fait par une charge directe à l’extrémité de l’éprouvette et par une charge par cisaillement
simultanée dans le talon, ce qui conduit à une configuration de charge mixte, telle qu’illustrée
schématiquement à la Figure 2 b). La Figure 4 représente une vue schématique d’un montage en
compression pour la charge mixte. La charge mixte est également obtenue lorsqu’un montage support
ou anti-gauchissement implique un serrage de l’éprouvette, bien que le trajet exact de charge à travers le
gabarit sur la longueur de référence de l’éprouvette ne soit pas clair. En outre, la charge par compression
de l’éprouvette va augmenter la charge transversale exercée sur les brides boulonnées et constructions
similaires en raison de l’expansion de Poisson subie par l’éprouvette.
NOTE Des montages couramment utilisés pour la méthode 2 sont illustrés dans l’Annexe D.
Légende
1 éprouvette, sans talon (ou avec talon — voir détail agrandi)
2 blocs d’appui
3 éprouvette
4 vis de blocage
5 talons
6 plaque de mise en charge en bout
7 plateau mobile
Figure 4 — Vue schématique du dispositif d’essai de compression pour la méthode 2
6 Éprouvettes
6.1 Forme et dimensions
6.1.1 Éprouvette de type A
Les éprouvettes doivent avoir des côtés rectilignes et une section transversale rectangulaire ainsi
que les dimensions indiquées dans le Tableau 1 (voir aussi la Figure 5). Les éprouvettes de type A sont
préférées pour les stratifiés construits à partir de lamelles à 0° mesurant ~ 0,125 mm d’épaisseur (par
exemple préimprégné à renfort unidirectionnel destiné à l’aéronautique) et chargées dans la direction
1 (axiale). Pour ces matériaux renforcés unidirectionnellement, l’éprouvette doit être extraite de sorte
que son axe coïncide à 0,5° près avec l’axe moyen des fibres de la plaque d’essai.
Légende
1 talons
2 éprouvette
NOTE Les dimensions sont indiquées dans le Tableau 1.
Figure 5 — Modèles d’éprouvettes de types A et B avec talons
6.1.2 Éprouvette de type B
Les éprouvettes doivent avoir des côtés rectilignes et une section transversale rectangulaire ainsi que
les dimensions indiquées dans le Tableau 1. Des talons doivent être utilisés si nécessaire, afin d’éviter
la rupture aux extrémités chargées de l’éprouvette en répartissant la charge appliquée sur une plus
grande surface de l’éprouvette et sur les talons.
Les éprouvettes de type B1 conviennent pour un matériau construit avec des lamelles de poids plus
élevé (il est à noter que 16 couches sont recommandées, comme pour les éprouvettes de type A avec
16 couches de préimprégné de 0,125 mm d’épaisseur).
Les éprouvettes de type B2 conviennent pour des tissus «plus grossiers» ou structurés (par exemple
NCF (tissus non sertis)), les drapages multidirectionnels et les tissus 3D.
Tableau 1 — Dimensions des éprouvettes
Dimensions Symbole Éprouvette Éprouvette Éprouvette
de type A de type B1 de type B2
mm
Longueur totale (minimale) l 110 110 125
Épaisseur h 2 ± 0,2 2 ± 0,2 à 10 ± 0,2 ≥ 4 ± 0,2
Largeur b 10 ± 0,5 10 ± 0,5 25 ± 0,5
Distance entre talons L 10 10 25
Longueur des talons (minimale) l 50 50 50
t
(s’il y a lieu) (s’il y a lieu)
Épaisseur des talons d 1 de 0,5 à 2 de 0,5 à 2
t
(variation d’épaisseur admise = 2 %) (s’il y a lieu) (s’il y a lieu)
NOTE Les exigences pour le parallélisme des éprouvettes et des talons sont données en 6.2.4. Les exigences
pour la qualité des éprouvettes sont données en 6.3
6.2 Préparation
6.2.1 Généralités
Une plaque d’essai plane doit être préparée en utilisant une méthode de fabrication appropriée en
conformité avec la partie pertinente de la série ISO 1268 ou un autre mode opératoire spécifié et
convenu. Les éprouvettes coupées à partir de pièces finies (par exemple pour le contrôle de la qualité
en cours de fabrication ou à la livraison) doivent être prélevées dans des zones planes d’épaisseur
uniforme.
6.2.2 Matériau des talons
Les extrémités de l’éprouvette doivent être renforcées, s’il y a lieu, par des talons de préférence en
stratifié (à base de tissu ou de couches croisées 0°/90°) réalisé en fibres de verre/résine, dont l’axe des
fibres forme un angle de ± 45° avec l’axe de l’éprouvette. L’épaisseur des talons doit être comprise entre
0,5 mm et 2 mm, et les talons doivent être à 90° (c’est-à-dire sans biseaux). Si les talons se rompent sous
l’effet de charges élevées à l’extrémité, les axes des fibres dans le talon doivent être orientés à 0°/90°
par rapport à l’axe de l’éprouvette.
Les variantes, telles que les talons réalisés dans le même matériau que celui soumis à l’essai, les talons
fixés par un moyen mécanique, les talons non collés ou les matériaux abrasifs (papier de verre, papier
abrasif ou faces de finition fine), doivent permettre d’obtenir des valeurs de résistance au moins égales
[13]
(voir 10.4) et un coefficient de variation non supérieur (voir l’ISO 3534-1 ) à ceux qui caractérisent le
matériau recommandé pour les talons.
Lorsque l’essai est effectué sur des éprouvettes sans talons, la «distance entre talons» doit être prise
comme la distance entre les talons de l’éprouvette à talons correspondante.
NOTE 1 Des lignes directrices supplémentaires sont disponibles en ce qui concerne les textures de la face des
mors et les produits intermédiaires pour la fixation des talons (par exemple papier abrasif/sablé) dans l’Annexe C
[14] [15]
de l’ISO 527-4:2023 et l’ISO 527-5 .
NOTE 2 La Formule (F.1) dans l’Annexe F est donnée pour prévoir la longueur de talon minimale en fonction de
la résistance au cisaillement du talon (colle) et de la charge de défaillance attendue de l’éprouvette.
6.2.3 Fixation des talons sur les éprouvettes
Les talons doivent être collés à l’éprouvette comme indiqué dans l’Annexe B. Il est critique pour le
résultat d’essai que l’épaisseur du talon et l’épaisseur du joint de colle soient constantes, de sorte que
l’éprouvette conserve une symétrie équilibrée (c’est-à-dire moins de 5 % de variation de l’épaisseur du
joint de colle).
NOTE Ce mode opératoire de fixation des talons peut être utilisé pour des éprouvettes isolées ou pour des
groupes d’éprouvettes.
6.2.4 Usinage des éprouvettes
Pour la méthode 1: Usiner les surfaces des talons, s’il y a lieu, de façon à garantir que les talons sont
symétriques par rapport à l’axe médian de l’éprouvette et parallèles entre eux. Il convient que les
extrémités des deux talons de chaque côté de l’éprouvette soient situées à moins de 0,05 mm l’une de
l’autre sur les bords de la longueur de référence.
Pour la méthode 2: Usiner les faces terminales de chaque éprouvette de façon qu’elles soient parallèles
entre elles et perpendiculaires à l’axe longitudinal de l’éprouvette. L’écart de parallélisme autorisé des
zones des plaques de mise en charge en bout en contact avec les extrémités de l’éprouvette est de 0,1 %
de la longueur totale initiale de l’éprouvette, c’est-à-dire la distance entre les plaques de mise en charge
en bout. En cas d’utilisation, les talons doivent être préparés comme pour la méthode 1 et doivent
satisfaire aux critères de mesure de la longueur ci-dessus.
NOTE Des lignes directrices supplémentaires concernant la préparation des éprouvettes sont données dans
[16]
l’Annexe F et dans l’ISO 2818 .
6.3 Vérification de la qualité des éprouvettes
Les éprouvettes, qu’elles comportent ou non des talons, doivent être exemptes de torsion et doivent
avoir des surfaces parallèles symétriques. Les surfaces et les bords doivent être exempts de rayures,
creux, retassures et bavures. La conformité des éprouvettes à ces exigences doit être vérifiée par
observation visuelle par rapport à des règles droites, des équerres et des plaques planes, et par mesure
à l’aide de micromètres. Les éprouvettes présentant un écart mesurable ou observable par rapport à une
ou plusieurs de ces exigences doivent être refusées ou usinées aux dimensions et à la forme correctes
avant l’essai.
NOTE La qualité de l’éprouvette préparée a un effet majeur sur la réussite de l’essai.
6.4 Anisotropie
Les propriétés des composites plastiques renforcés de fibres varient fréquemment en fonction de la
direction dans le plan de la plaque (anisotropie). Pour cette raison, il est recommandé de préparer deux
groupes d'éprouvettes avec leurs principaux axes parallèles et perpendiculaires, respectivement, dans
la direction d'une caractéristique qui est déduite de la connaissance de la structure du matériau ou de
sa méthode de fabrication (voir 3.6).
NOTE Des exemples d’essais devant être réalisés avec des orientations différentes (c’est-à-dire 0° et 90°)
[17] [18]
dans la plaque d’essai sont donnés dans l’ISO 10350-2 et l’ISO 20144 .
7 Nombre d’éprouvettes
7.1 Au moins cinq éprouvettes doivent être soumises à l’essai dans chaque sens, selon ce qui est exigé.
Au minimum, 5 éprouvettes doivent être soumises à l’essai dans la direction 1.
Le nombre de mesurages peut être supérieur à cinq si une fidélité plus grande sur la valeur moyenne
et l’écart-type est requise. Il est possible de calculer le nombre d’essais réussis nécessaires dans une
direction individuelle au moyen de l’intervalle de confiance (probabilité à 95 %, voir l’ISO 2602).
7.2 Les résultats obtenus avec des éprouvettes qui se rompent à l’intérieur des mors aux blocs
d’extrémité ou talons doivent être éliminés et de nouvelles éprouvettes doivent être soumises à l’essai
à leur place. Des éprouvettes de rechange doivent également être utilisées si la flexion de l’éprouvette
dépasse la valeur maximale admise en 9.8.
NOTE La présente méthode d’essai peut provoquer des ruptures au bord du dispositif de mise en charge ou
du talon plutôt qu’au milieu de la longueur de référence. Ces ruptures sont acceptables, mais leur occurrence peut
être minimisée en utilisant un type différent de dispositif de mise en charge, talon, etc.
7.3 Pour les lots de plus de cinq éprouvettes, les essais peuvent être effectués sans procéder à deux
mesurages de la déformation, à condition que:
a) les cinq premières éprouvettes se rompent à une valeur de la déformation par flexion inférieure à la
valeur donnée en 9.8 en procédant à des mesurages de la déformation dos à dos;
b) les conditions d’essai ne subissent pas de variation (c’est-à-dire lot de matériau, type d’éprouvette,
conditions d’essai, opérateur, appareillage d’essai, etc.);
c) les essais soient conduits pendant une courte durée sans modifier l’alignement du dispositif de mise
en charge. Dans ces cas, le module d’élasticité, s’il est requis, peut être obtenu à partir d’une seule
valeur de mesure de la déformation. Toute modification du mode opératoire doit être consignée
dans le rapport d’essai [voir l’Article 12, p)].
8 Conditionnement
Conditionner les éprouvettes comme spécifié dans la Norme internationale relative au matériau soumis
à l’essai. En l’absence de cette information, choisir l’ensemble de conditions le plus approprié d’après
l’ISO 291, sauf accord contraire des parties intéressées, par exemple pour des essais à température
élevée ou réduite.
9 Mode opératoire
9.1 Réaliser l’essai dans l’atmosphère spécifiée dans la Norme internationale relative au matériau
soumis à l’essai. En l’absence de cette information, choisir l’ensemble de conditions le plus approprié
d’après l’ISO 291, sauf accord contraire des
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