ISO/TR 4137:1978
(Main)Plastics — Determination of modulus of elasticity by alternating flexure
Plastics — Determination of modulus of elasticity by alternating flexure
This report describes a method for the determination of the longitudinal moduls of elasticity of plastics by means of Savarts pendulum. The method is applicable to products for which the characteristic determined is greater than 1500 MPa and which it is possible to prepare specimens from 1 to 5 mm in thickness by cutting. The elasticity of the test piece is employed for the transmission of energy from one pendulum to another, the test piece being used as a support for both pendulums. The amplitude of the oscillations of the driving pendulum gradually decreases until it stops. The time between starting up and the first stopping of the driving pendulum is the half-oscillation period, which is a function of the longitudinal (Young's) moduls ofelasticity of the specimen in alternating flexure.
Plastiques — Détermination du module d'élasticité par flexion alternée
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TECHNICAL REPORT 4137
Published 1978-06-15
IS0 Technical Reports are subject to review within three years of
publication, with the aim of achieving the agreements necessary for
the publication of an International Standard.
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATlON.MEX,4YHAPOWAR OPrAHM3AWR fl0 CTAH~APTM3A~Wl.ORGANlSATlON INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Plastics - Determination of modulus of elasticity by alternating flexure
De’termination du module d Wasticit~ par flexion alternt?e
Plastiques -
Technical Report 4137 was drawn up by Technical Committee ISO/TC 61, plastics, and approved by the majority of its
members. The reasons which led to the publication of this document in the form of a Technical Report are the following :
-
there are already in existence well-established standardized methods of test to measure modulus of elasticity using
equipment and techniques known and operated by most test laboratories around the world;
-
the test proposed (that of alternating flexure using Savart’s pendulums) is unique to one country and requires
specialized apparatus for which there is only one known manufacturer.
It is therefore believed that the publication of the method as a Technical Report will make it more available and permit
ISO/TC 61 to decide on the question of its publication as an international Standard at a later date when the Technical Report
is reviewed.
1 SCOPE AND FIELD OF APPLICATION
1.1 This Technical Report describes a method for the determination of the longitudinal modulus of elasticity of plastics by
means of Savart’s pendulums.
1.2 This method is not considered a dynamic method in the usual sense of the term. It does not lead to the determination
of the complex modulus. The period of the oscillations should be of the order of 1 s.
1.3 The method is applicable to products for which the characteristic determined is greater than 1 500 MPa” and from
which it is possible to prepare specimens from 1 to 5 mm in thickness, by cutting or moulding.
1.4 The method requires relatively small specimens which may be taken from objects in such a way that heterogeneity or
anisotropy may be detected.
1.5 In addition, since the method is non-destructive and the applied strains are small, the determination may be readily
repeated on a specimen whose chemical or physical development is to be followed (modification of crystallinity, chemical
attack, take-up of moisture, change of cell dimension, etc.).
* IMPa = 1 N/mm*
-
UDC 621.5/.8 : 678.01 : 539.32 Ref. No. ISO/TR 41374978 (E)
Descriptors : plastics, modulus of elasticity, tests, torsion tests, specifications
&
G
u
@ International Organization for Standardization, 1978 l
t
Printed in Switzerland Price based on 7 pages
iii
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ISO/TR 4137-1978 (E)
2 REFERENCES
IS0 291, Plastics - Standard atmospheres for conditioning and testing.
Determination of tensile properties.
ISO/R 527, Plastics -
3 PRINCIPLE
3.1 The elasticity of the test piece is employed for transmission of energy from one moving pendulum to another, the test
piece being used as a support for both pendulums.
3.2 This transmission depends on the static and dynamic characteristics of the pendulums and on the d imensions of the test
piece and the modulus of elastic ity in tension of the materi al.
3.3 For the test, a specimen in the form of a rectangular parallelepiped is clamped vertically in a fixed jaw at one end and at
the other end to a plate from which two identical pendulums are symmetrically suspended. One pendulum (the driver) being
drawn from its equilibrium position and set in motion, successive flexures of the specimen occur, and accumulated energy
is transmitted to the other pendulum (the receiver), thus setting it in motion.
3.4 The amplitude of the oscillations of the driving pendulum gradually decreases until it stops. The time between starting
UP and the first stopping of the driving pendulum is the half-oscillation period, which is a function of the longitudind
(Young’s) modulus of elasticity of the specimen in alternating flexure.
4 APPARATUS
4.1 Micrometer, suitable for measuring the dimensions of the test specimens to within 0,Ol mm.
4.2 Pendular elasticimeter ’ ) (see figures in annexes A and B), consisting of the following parts :
Rigid frame, fitted with levelling screws (it must be set up on a block of concrete of mass at least 300 kg, which does
a)
transmit vibrations).
not
Fixed support carrying the adjustable upper clamping jaw, fitted with a torque wrench.
W
Plate support.
cl
Plate carrying the adjustable lower clamping jaw, fitted with a torque wrench.
4
e) Two removable and rigid pendulums (of large or small size, see annex B), hung from the plate by stirrups and supported
by knife edges, oscillating in the plane of the paper.
f) Intermediary support which, when the apparatus-is not in motion, lifts the pendulum stirrups off the knife edges.
g) Releasing lever for the simultaneous starting of the driving pendulum and of the chronometer fixed to the frame.
The distance between the lower and upper jaws shall be 60 zt 0,l mm.
Both pendulums shall have dynamic characteristics as nearly identical as possible.
The driving pendulum shall have a compensating movable mass for adjustment.
The characteristics of the apparatus A, B and C, determined by the method given in annex C, shall be such that the duration
of the test is at least 60 s, but not more than 120 s.
The chronometer shall permit readings to 0,l s.
lt is advantageous to use a suitable spot-follower in order to record the driving pendulum oscillations. This complementary
apparatus allows operator error to be eliminated in estimating the time at which the pendulum stops. lt is thus possible to
make good determinations with test times of less than 60 s.
The torque wrench shall be adjusted so that the jaws exert on the specimens, after tightening, a lockhg pressure of 10 b/Pa.
The shall be so designed when the
apparatus that specimen is clamped in the jaws, its axis coincides with the axis of
metry of th e apparatus, whatever the th ickness of the specimen.
SYm
I) Pendular elasticimeter of the “Le Rolland-Sorin” type is suitable.
2
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lSO/TR 4137-1978 (E)
5 TEST SPECIMENS
5.1 Dimensions
To permi t correct measurements, specimens shall be suffi ciently even. Th e width shall be constant to the nearest 0,02
mm,
from one end of th e specimen to the oth
...
RAPPORT TECHNIQUE 4137
Publié 1978-06-15
Les rapports techniques ISO sont rdexaminés tous les trois ans à
partir de la date de leur publication, afin de parvenir à l’accord
nécessaire pour la publication d’une Norme internationale.
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATIONW~E)I(LIYHAPO~HAR OPTAHM3AWlR n0 CTAH~APTM3AlWlkl@ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Plastiques - Détermination du module d’blasticité! par flexion alternhe
plastics - Determination of modulus of elasticity by alternating flexure
Le rapport technique 4137 a été établi par le comité technique ISO/TC 61, /&tiéres p/atiques, et approuvé par la majorité
de ses membres. Les raisons qui ont conduit à publier ce document sous la forme d’un rapport technique sont les suivantes :
-
il existe déjà des méthodes d’essai normalisées bien établies pour la mesure du module d’élasticité, mettant en œuvre
un matériel et des techniques connus et utilisés par la plupart des laboratoires d’essai à travers le monde;
-
l’essai proposé (flexion alternée au moyen des pendules de Savart) est particulier à un pays et requiert un appareillage
spécialisé pour lequel il existe un seul fabricant connu.
II a en conséquence été jugé opportun de publier cette méthode sous la forme d’un rapport technique, afin de la rendre plus
accessible et de permettre ultérieurement au comité technique ISO/TC 61 de décider de sa publication en tant que Norme
internationale, au moment du réexamen du rapport technique.
1 OBJET ET DOMAINE D’APPLICATION
1.1 Le présent Rapport technique décrit une méthode de détermination du module d’élasticité longitudinal des plastiques au
moyen des pendules de Savart.
1.2 Cette méthode n’est pas considérée comme une méthode dynamique au sens habituel du terme. Elle ne conduit pas à la
détermination du module complexe. La période des oscillations est de l’ordre de 1 s.
1.3 La méthode est applicable aux produits pour lesquels la caractéristique déterminée est supérieure à 1 500 MPa” et à par-
tir desquels il est possible de préparer, par découpage ou par moulage, des éprouvettes de 1 à 5 mm d’épaisseur.
1.4 La présente méthode nécessite des éprouvettes de dimensions relativement petites, qui peuvent être prélevées dans des
objets de façon à pouvoir en contrôler l’hétérogénéité ou I’anisotropie.
1.5 De plus, l’essai étant non destructif et les déformations imposées étant faibles, la détermination peut être facilement
répétée sur des éprouvettes dont on désire contrôler les modifications d’ordre chimique ou physique (modification de la cris-
tallinité, corrosion chimique, reprise d’humidité, évolution de l’indice de réseau, etc.).
/
* 1 MPa = 1 N/mm2
Réf. no : ISO/TR 4137-1978 (F)
CDU 621.5/.8 : 678.01 : 539.32
essai de torsion, spécif ication
Descripteurs : matière plastique, module d’élasticité, essai,
o Organisation internationale de normalisation, 1978 l
Prix basé sur 7 pages
Imprimé en Suisse
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ISO/TR 4137-1978 (F)
2 RÉFÉRENCES
ISO 291, Plastiques - Atmosphères normales de conditionnement et d fessai.
ISOIR 527, Matières plastiques - Détermination des caractéristiques en traction.
3 PRINCIPE
3.1 L’élasticité de l’éprouvette est util isée pour la transmission de l’énergie d’un pend ule en mouvement à un autre pendule,
l’éprouvette d’essai servant de support à l’ensemble des deux pendules.
3.2 Ce transfert d’énergie dépend d’une part, des caractéristiques statiques et dynamiques des pendules et, d’autre part, des
I
dim ensions de l’éprouvette etdum odule d’élasticité longitudinal de la matière.
3.3 Pour l’exécution de l’essai, une éprouvette en forme de parallélépipède rectangle est fixée en position verticale dans une
mâchoire fixe, par l’une de ses extrémités, et, par l’autre extrémité, à une platine à laquelle deux pendules identiques sont
suspendus symétriquement. L’un des pendules (pendule moteur) étant écarté de sa position d’équilibre et mis en mouvement,
il se produit des flexions alternées de l’éprouvette et l’énergie du pendule moteur est transmise à l’autre pendule, provoquant
ainsi le mouvement de celui-ci.
3.4 L’amplitude des oscillations du pendule moteur diminue progressivement jusqu’à ce qu’il s’arrête. L’intervalle de temps
entre le lancement et le premier arrêt du pendule moteur est la demi-période de battement, qui est fonction du module
d’élasticité longitudinal (de Young) en flexion alternée.
4 APPAREILLAGE
4.1 Micromètre, permettant le mesurage des dimensions des éprouvettes à 0,Ol mm près.
4.2 Élasticimètre pendulaire 1 ) (voir figures dans les annexes A et B), composé des éléments suivants :
a) Bâti rigide, mu ni de vis de réglage destinées à assu rer son hor izontal ité (il doit reposer sur un massi f, d’une masse mini-
maie de 300 kg transmettant pas les vibrations).
I ne
b) Support fixe portant la mâchoire supérieure d’encastrement réglable, muni d’une clé dynamométrique.
c) Support de platine.
Platine portant la mâchoire inférieure réglable munie d’une clé dynamométrique.
voir annexe B) rigides, suspendus à la platine par I’intermé-
e) Deux pendules grande ou de petite taill e- amovibles et
(de
diaire de couteaux le plan de la figure.
et d ‘étriers et osci Ilant dans
les pendules de façon que leurs étriers ne reposent plus sur les co uteaux
f) su pport inte rmédiai re, permetta nt de SO ulever
lorsqu e I’apparei I est au repos.
g) Dispositif de déclenchement permettant, à la fois, de libérer le pendule moteur et de mettre en route un chronomètre.
La distance entre les mâchoires inférieure et supérieure doit être de 60 + 0,l mm.
Les deux pendules doivent avoir des caractéristiques dynamiques aussi identiques que possible.
Le pendule moteur doit posséder une masse compensatrice mobile pour le réglage.
C, doivent être telles que la
Les caractéristiques A B et C de l’appareil, déterminées selon la méthod e donnée dans I ‘annexe
I
durée de l’essai soit au moins de 60 s sans toutefois dépasser 120 s.
Le chronomètre doit permettre des lectures à 0,l s près.
II est avantageux d’utiliser un suiveur de spot, adapté à l’appareil, pour enregistrer les oscillations du pendule moteur. Cet
appareillage complémentaire permet d’éliminer les possibilités d’erreur lors de la détermination au moment où le pendule
s’immobilise. II est ainsi possible d’effectuer de bonnes déterminations avec des durées d’essai inférieures à 60 s.
L’élasticimètre pendulaire du type ((Le Rolland-Sorirw convient.
1)
---------------------- Page: 2 ----------------------
lSO/TR 4137-1978 (F)
La clef dynamométrique doit être réglée de telle sorte que, après serrage, les mâchoires exercent sur l’éprouvette une pression
de 10 MPa.
l’axe de cette dernière coïncide
L’appareil doit être réalisé de façon que, lorsque l’éprouvette est serrée dans les mâchoires,
avec l’axe de symétrie de l’appareil, quelle que soit l’épaisseur de l’éprouvette.
5 ÉPROUVETTES
5.1 Dimensions
Pour assurer des mesurages corrects, les éprouvettes doivent être suffisamment planes. La largeur doit être constante tout au
long de l’éprouvette, à 0,02 mm près. L’épaisseur doit aussi être uniforme tout au long de l’éprouvette?
Le
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RAPPORT TECHNIQUE 4137
Publié 1978-06-15
Les rapports techniques ISO sont rdexaminés tous les trois ans à
partir de la date de leur publication, afin de parvenir à l’accord
nécessaire pour la publication d’une Norme internationale.
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATIONW~E)I(LIYHAPO~HAR OPTAHM3AWlR n0 CTAH~APTM3AlWlkl@ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Plastiques - Détermination du module d’blasticité! par flexion alternhe
plastics - Determination of modulus of elasticity by alternating flexure
Le rapport technique 4137 a été établi par le comité technique ISO/TC 61, /&tiéres p/atiques, et approuvé par la majorité
de ses membres. Les raisons qui ont conduit à publier ce document sous la forme d’un rapport technique sont les suivantes :
-
il existe déjà des méthodes d’essai normalisées bien établies pour la mesure du module d’élasticité, mettant en œuvre
un matériel et des techniques connus et utilisés par la plupart des laboratoires d’essai à travers le monde;
-
l’essai proposé (flexion alternée au moyen des pendules de Savart) est particulier à un pays et requiert un appareillage
spécialisé pour lequel il existe un seul fabricant connu.
II a en conséquence été jugé opportun de publier cette méthode sous la forme d’un rapport technique, afin de la rendre plus
accessible et de permettre ultérieurement au comité technique ISO/TC 61 de décider de sa publication en tant que Norme
internationale, au moment du réexamen du rapport technique.
1 OBJET ET DOMAINE D’APPLICATION
1.1 Le présent Rapport technique décrit une méthode de détermination du module d’élasticité longitudinal des plastiques au
moyen des pendules de Savart.
1.2 Cette méthode n’est pas considérée comme une méthode dynamique au sens habituel du terme. Elle ne conduit pas à la
détermination du module complexe. La période des oscillations est de l’ordre de 1 s.
1.3 La méthode est applicable aux produits pour lesquels la caractéristique déterminée est supérieure à 1 500 MPa” et à par-
tir desquels il est possible de préparer, par découpage ou par moulage, des éprouvettes de 1 à 5 mm d’épaisseur.
1.4 La présente méthode nécessite des éprouvettes de dimensions relativement petites, qui peuvent être prélevées dans des
objets de façon à pouvoir en contrôler l’hétérogénéité ou I’anisotropie.
1.5 De plus, l’essai étant non destructif et les déformations imposées étant faibles, la détermination peut être facilement
répétée sur des éprouvettes dont on désire contrôler les modifications d’ordre chimique ou physique (modification de la cris-
tallinité, corrosion chimique, reprise d’humidité, évolution de l’indice de réseau, etc.).
/
* 1 MPa = 1 N/mm2
Réf. no : ISO/TR 4137-1978 (F)
CDU 621.5/.8 : 678.01 : 539.32
essai de torsion, spécif ication
Descripteurs : matière plastique, module d’élasticité, essai,
o Organisation internationale de normalisation, 1978 l
Prix basé sur 7 pages
Imprimé en Suisse
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ISO/TR 4137-1978 (F)
2 RÉFÉRENCES
ISO 291, Plastiques - Atmosphères normales de conditionnement et d fessai.
ISOIR 527, Matières plastiques - Détermination des caractéristiques en traction.
3 PRINCIPE
3.1 L’élasticité de l’éprouvette est util isée pour la transmission de l’énergie d’un pend ule en mouvement à un autre pendule,
l’éprouvette d’essai servant de support à l’ensemble des deux pendules.
3.2 Ce transfert d’énergie dépend d’une part, des caractéristiques statiques et dynamiques des pendules et, d’autre part, des
I
dim ensions de l’éprouvette etdum odule d’élasticité longitudinal de la matière.
3.3 Pour l’exécution de l’essai, une éprouvette en forme de parallélépipède rectangle est fixée en position verticale dans une
mâchoire fixe, par l’une de ses extrémités, et, par l’autre extrémité, à une platine à laquelle deux pendules identiques sont
suspendus symétriquement. L’un des pendules (pendule moteur) étant écarté de sa position d’équilibre et mis en mouvement,
il se produit des flexions alternées de l’éprouvette et l’énergie du pendule moteur est transmise à l’autre pendule, provoquant
ainsi le mouvement de celui-ci.
3.4 L’amplitude des oscillations du pendule moteur diminue progressivement jusqu’à ce qu’il s’arrête. L’intervalle de temps
entre le lancement et le premier arrêt du pendule moteur est la demi-période de battement, qui est fonction du module
d’élasticité longitudinal (de Young) en flexion alternée.
4 APPAREILLAGE
4.1 Micromètre, permettant le mesurage des dimensions des éprouvettes à 0,Ol mm près.
4.2 Élasticimètre pendulaire 1 ) (voir figures dans les annexes A et B), composé des éléments suivants :
a) Bâti rigide, mu ni de vis de réglage destinées à assu rer son hor izontal ité (il doit reposer sur un massi f, d’une masse mini-
maie de 300 kg transmettant pas les vibrations).
I ne
b) Support fixe portant la mâchoire supérieure d’encastrement réglable, muni d’une clé dynamométrique.
c) Support de platine.
Platine portant la mâchoire inférieure réglable munie d’une clé dynamométrique.
voir annexe B) rigides, suspendus à la platine par I’intermé-
e) Deux pendules grande ou de petite taill e- amovibles et
(de
diaire de couteaux le plan de la figure.
et d ‘étriers et osci Ilant dans
les pendules de façon que leurs étriers ne reposent plus sur les co uteaux
f) su pport inte rmédiai re, permetta nt de SO ulever
lorsqu e I’apparei I est au repos.
g) Dispositif de déclenchement permettant, à la fois, de libérer le pendule moteur et de mettre en route un chronomètre.
La distance entre les mâchoires inférieure et supérieure doit être de 60 + 0,l mm.
Les deux pendules doivent avoir des caractéristiques dynamiques aussi identiques que possible.
Le pendule moteur doit posséder une masse compensatrice mobile pour le réglage.
C, doivent être telles que la
Les caractéristiques A B et C de l’appareil, déterminées selon la méthod e donnée dans I ‘annexe
I
durée de l’essai soit au moins de 60 s sans toutefois dépasser 120 s.
Le chronomètre doit permettre des lectures à 0,l s près.
II est avantageux d’utiliser un suiveur de spot, adapté à l’appareil, pour enregistrer les oscillations du pendule moteur. Cet
appareillage complémentaire permet d’éliminer les possibilités d’erreur lors de la détermination au moment où le pendule
s’immobilise. II est ainsi possible d’effectuer de bonnes déterminations avec des durées d’essai inférieures à 60 s.
L’élasticimètre pendulaire du type ((Le Rolland-Sorirw convient.
1)
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lSO/TR 4137-1978 (F)
La clef dynamométrique doit être réglée de telle sorte que, après serrage, les mâchoires exercent sur l’éprouvette une pression
de 10 MPa.
l’axe de cette dernière coïncide
L’appareil doit être réalisé de façon que, lorsque l’éprouvette est serrée dans les mâchoires,
avec l’axe de symétrie de l’appareil, quelle que soit l’épaisseur de l’éprouvette.
5 ÉPROUVETTES
5.1 Dimensions
Pour assurer des mesurages corrects, les éprouvettes doivent être suffisamment planes. La largeur doit être constante tout au
long de l’éprouvette, à 0,02 mm près. L’épaisseur doit aussi être uniforme tout au long de l’éprouvette?
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