ISO 4651:1988
(Main)Cellular rubbers and plastics — Determination of dynamic cushioning performance
Cellular rubbers and plastics — Determination of dynamic cushioning performance
Defines a method measuring the peak deceleration of a mass when it is dropped on a test piece. The test described is intended primarily for quality assurance; however, an annex contains notes to be considered if the test is used to obtain design data. Two figures show typical arrangements.
Caoutchoucs et plastiques alvéolaires — Détermination de la capacité d'amortissement dynamique
La présente Norme internationale prescrit une méthode pour la détermination de la capacité d'amortissement dynamique de caoutchoucs alvéolaires et de plastiques alvéolaires rigides et souples, par mesurage de la valeur crête de la décélération d'une masse tombant sur une éprouvette. L'essai décrit a pour but principal le contrôle de qualité ; en outre, du fait que ce type d'essai est également utilisé pour obtenir des données nécessaires à la réalisation de projets, des indications sont données dans l'annexe A pour servir à ce deuxième objectif. La méthode est applicable uniquement aux matériaux utilisés en emballage.
Penjeni polimerni materiali in gume - Določevanje dinamične amortizacijske sposobnosti
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
ISO
INTERNATIONAL STANDARD
4651
Second edition
1988-12-01
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
’ MEXAYHAPOAHAR OPI-AHM3A~MR I-IO CTAHfiAPTM3AL/MM
Cellular rubbers and plastics - Determination of
dynamic cushioning Performance
Determination de Ia capacife d’amortissemen t
Caoutchoucs et plastiques aMo/aires -
dynamique
Reference number
ISO 4651 : 1988 (E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 4651 : 1988 (El
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. Esch 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, govern-
mental 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.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the ISO Council. They are approved in accordance with ISO procedures requiring at
least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard ISO 4651 was prepared by Technical Committee ISO/TC 45,
Rubber and rubber products.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 4651 : 1979), sub-clauses
3.1, 7.1, 7.2.1, 7.2.2, 8.2 and 9.2 of which have been technically revised.
Annex A of this International Standard is for information only.
0 International Organkation for Standardkation, 1988
Printed in Switzerland
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 4651 : 1988 (El
INTERNATIONAL STANDARD
Cellular rubbers and plastics - Determination of
dynamic cushioning Performance
3.2 peak deceleration, a: The maximum deceleration of the
1 Scope
drop hammer during the impact on the test piece. In the Inter-
national System of Units (SI), this is expressed in metres per
This International Standard specifies the procedure for deter-
second per second (m/s*).
mining the dynamic cushioning Performance of cellular rubber
materials and rigid and flexible cellular plastics, by measuring
the peak deceleration of a mass when it is dropped on a test
3.3 displacement curve : The curve describing the displace-
piece. The test described is intended primarily for quality
ment of the impacted surface of the test piece as a function of
assurance; in addition, however, since this type of test is also
time during the impact. (See annex A.)
used to obtain design data, notes are given in annex A to assist
in the latter respect.
3.4 dynamic stress: The decelerating forte exerted by the
The method is applicable solely to materials used in packaging.
material upon the drop hammer divided by the original area of
the test piece.
2 Normative references
3.5 deceleration forte: The mass of the drop hammer
The following Standards contain provisions which, through
multiplied by its instantaneous deceleration.
reference in this text, constitute provisions of this International
Standard. At the time of publication, the editions indicated
were valid. All Standards are subject to revision, and Parties to
3.6 strain: Displacement expressed as a percentage of the
agreements based on this International Standard are encouraged
original thickness.
to investigate the possibility of applying the most recent
editions of the Standards listed below. Members of IEC and ISO
maintain registers of currently valid International Standards.
3.7 dynamic compression diagram: The curve describing
the relation between the dynamic stress (decelerating forte per
Standard atmospheres for con-
ISO 291 : 1977, Plastics -
unit area) and the strain (displacement/thickness) in the
ditioning and testing.
cushioning material during impact. The slope of this curve at a
specified strain (dynamic compressibility) may be used as a
ISO 471 : 1983, Rubber - Standard temperatures, humidities
characteristic constant for the given Speed of impact and the
and times for the conditioning and testing of test pieces.
thickness of the test piece. (See annex A.)
ISO 845 : 1977, CelMar rubbers and plastics - Determination
of apparent density.
3.8 cushioning diagram: The diagram indicating both the
peak deceleration a and the maximum value AL,,, of the
ISO 1923 : 1981, Cellular plastics and rubbers - Determination
displacement of the impact surface as a function of the static
o f linear dimensions.
stress OST for the test pieces of the concerned materials having
given thickness L,. (See annex A.)
ISO 2231 : 1973, Fabric coated with rubber or plastics - Stan-
dard atmospheres for conditioning and testing.
3.9 corrected value of peak deceleration, a,: The value
ISO 3205 : 1976, Preferred fest temperatures.
of the peak deceleration after correction for any small deviation
of the test piece original thickness from the Standard reference
thickness of 50 mm. This is obtained by multiplying the
3 Definitions
measured peak deceleration by the original thickness divided by
the Standard reference thickness.
For the purposes of this International Standard, the following
definitions apply.
3.10 equivalent drop height, h: That drop height which, in
conditions of free fall in vacuo under Standard gravitational
3.1 static stress, OST: The total mass of the hammer and
acceleration, would result in the same impact velocity of the
any additional masses multiplied by the gravitational accelera-
hammer as was obtained during the test.
tion g, divided by the original area of the test piece.
1
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 4651 : 1988 (El
where
The equivalent drop height, in metres, is given by the equation :
V2
v is the final free fall velocity, in metres per second;
h -
= Q”
is the Standard acceleration of free fall, i.e.
g”
9,806 65 m/s*;
v is the impact veloci ty, in metres second, of the
Per
h is the measured heig ht, in metres, of the hammer above
hammer ;
the test piece.
is the Standard acceleration of free fall, i.e.
g”
CAUTION - It is essential that the drop hammer
9,806 65 m/s*.
mechanism is such that the safety of the Operator is
assured when test pieces are placed on the anvil, and
some form of safety interlock is recommended.
4 Apparatus
4.1 General
4.2 Recording equipment
The apparatus shall consist of a flat-based drop hammer, hav-
The means of recording the deceleration-time pulses shall con-
ing a surface larger than the test piece, and an anvil of mass at
sist of a transducer, means of amplification, and recorder.
least 100 times that of the drop hammer and whose face is
Transducers generally are either piezoelectric or strain gauge
parallel to the base of the drop hammer. Two basic types of
types. The selection of specific recording equipment is op-
dynamic testing equipment are in use (see figures 1 and 2).
tional. However, all recording equipment (including both
They are the guided vertical drop tester, in which the hammer
transducer and recorders) shall have a frequency response ade-
drops between vertical guides on to the test piece which rests
quate to measure the peak deceleration to an accuracy of
on the anvil, and the pendulum tester.
+ - 5 %. The deceleration-time pulse obtained is usually a tran-
sient pulse approximating, on flexible foams, to a sinusoidal
The guided vertical drop tester is preferred for high deceleration
half-wavelength (half-sine) at low cushion displacements and
tests and/or high static Stresses. The pendulum test is suitable
becoming triangular or even spire-like, as illustrated in figure 3,
for relatively low deceleration or low static Stresses.
for impacts producing high cushion displacements. On rigid
The hammer shall be fitted with a means of recording the peak
foams, which crush on compression, the acceleration-time
value of deceleration on impact, with an accuracy of & 5 %,
pulse may approximate to a steeply rising initial section, fol-
preferably by means of recording the deceleration time pulse on
lowed by a constant (or approximately constant) level before
impact. Means shall also be available for measuring the velocity
decreasing. The range of frequency response needed to
of the hammer, with an accuracy of + 5 %, immediately Prior
measure these transient pulses is wider than might be an-
to impact. Suitable facilities such as a digital timer capable of
ticipated. lt is important, therefore, that the following re-
recording the time of fall over 25 mm shall also be available for
quirements should be borne in mind in respect of the main
measuring the velocity of the hammer Prior to impact with an
elements of the recording equipment.
accuracy of + 1 %. The measurement shall be completed,
before impact, at a Point on the path of the hammer which is
within 5 mm of its positon at initial impact.
4.2.1 Transducers
A transducer complying with the requirements of 4.2.1 shall be
Generally, these are either the piezoelectric or of the strain
mounted centrally on the hammer in such a way that distortion
gauge type. Piezoelectric decelerometers have little inherent
of the transducer is avoided. The cable carrying the Signal from
damping and, if the frequency of resonance is too low, they
the impact transducer shall be mounted in such a way as to
tan be caused to resonate by the decelerating pulse, so pro-
avoid excessive flexing at the transducer coupling.
ducing overshoot errors. In general, these may be avoided by
ensuring that the natura1 period of Vibration of the transducer is
The mass of the hammer shall be adjustable in the range of
less than 1/20 of the duration T of the deceleration pulse.
static stress required; alternatively, several hammers may be
However, for half-sine pulses or for pulses with a rapid initial
used. Where hammers are adjusted by means of added masses
rise, it is sufficient that the natura1 period of Vibration is less
it is recommended that these be added to the top surface of the
than l/lO of the pulse duration or 1/6 of the rise time of the
hammer.
pulse respectively.
lt is important that both hammer and anvil be sufficiently rigid so
Strain gauge or inductive decelerometers have higher inherent
that undesirable vibrations are not recorded in the deceleration-
damping (between 0,4 and 0,7 of critical). To obtain an
time curve. The natura1 frequency of Vibration of the hammer
accuracy of better than 5 % in the measurement of peak decel-
shall be as high as practicable, preferably above 1 000 Hz.
eration, the decelerometer shall have a natura1 period of vibra-
Prior to testing, the velocity of the hammer at impact shall be
tion of less than 1/3 of the pulse duration for half-sine or
checked; the velocity shall be at least 95 % of the equivalent
triangular pulses. For pulses with a rapid initial rise, the natura1
free fall velocity. The equivalent free fall velocity shall be
period shall be less than 1/6 of the rise time. A piezoelectric
calculated using the equation
transducer of the annular shear type whose reactive elements
are isolated from the mounting with a top connection is recom-
mended.
v=Jm
2
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 4651 : 1988 (E)
The differente in the mean thickness between the test pieces in
Piezoelectric decelerometers do not respond to sustained
a set of ten shall not be greater than 2 mm. The dimensions
Signals and the low-frequency response depends on the suc-
shall be measured in accordance with ISO 1923. The thickness
ceeding patt of the amplifier System. If the next Stage is a
of the test piece may be achieved by plying up not more than
cathode follower, the time-constant of the input circuit of the
two sheets not less than 20 mm thick and of the same orienta-
cathode follower, combined with that of the transducer, con-
tion with respect to any known direction of anisotropy.
trols low-frequency response. To record peak decelerations to
within 5 % on half-sine pulses, the time-constant shall be at
least seven times the pulse duration T. For Square-type pulses,
5.2 Uniformity
the corresponding value shall be 20 T.
The density of each test piece shall not vary by more than
If the following Stage is a Charge amplifier, then the response to
+ 1
0 % from the average density of a set of 10 test pieces.
continuous sine-waves shall not be reduced by more than 5 %
at a frequency of 1/22 Tfor 5 % errors on half-sine pulses. The
corresponding frequency for Square pulses is 1/50 T.
5.3 Orientation during testing
These figures, for the frequency at which the response to con-
Test pieces tut from finished articles shall be tested so that the
tinuous sine-waves is reduced by 5 %, tan be used also for any
direction of dynamic stress corresponds with that of the
amplifying System where a.c. coupling is employed.
dynamic stress to which the material is subjected in the finished
article. If this is not possible, the relation of the direction of the
principal dynamic stress in the finished article to that of the test
4.2.2 Recorders
direction shall be stated in the report.
The high-frequency response of cathode ray oscilloscopes is
For galvanometer oscillographs, high-
usually adequate.
5.4 Number
frequency response may be limited, and, as these devices are
usually damped to 0,4 to 0,7 of critical, the galvanometer
A total of at least ten test pieces shall be tested.
oscillograph should have a natura1 period of Vibration of less
than 1/3 of the pulse durati
...
SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 4651:1996
01-januar-1996
3HQMHQLSROLPHUQLPDWHULDOLLQJXPH'RORþHYDQMHGLQDPLþQHDPRUWL]DFLMVNH
VSRVREQRVWL
Cellular rubbers and plastics -- Determination of dynamic cushioning performance
Caoutchoucs et plastiques alvéolaires -- Détermination de la capacité d'amortissement
dynamique
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 4651:1988
ICS:
83.100 Penjeni polimeri Cellular materials
SIST ISO 4651:1996 en
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
---------------------- Page: 1 ----------------------
SIST ISO 4651:1996
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SIST ISO 4651:1996
ISO
INTERNATIONAL STANDARD
4651
Second edition
1988-12-01
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
’ MEXAYHAPOAHAR OPI-AHM3A~MR I-IO CTAHfiAPTM3AL/MM
Cellular rubbers and plastics - Determination of
dynamic cushioning Performance
Determination de Ia capacife d’amortissemen t
Caoutchoucs et plastiques aMo/aires -
dynamique
Reference number
ISO 4651 : 1988 (E)
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SIST ISO 4651:1996
ISO 4651 : 1988 (El
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. Esch 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, govern-
mental 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.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the ISO Council. They are approved in accordance with ISO procedures requiring at
least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard ISO 4651 was prepared by Technical Committee ISO/TC 45,
Rubber and rubber products.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 4651 : 1979), sub-clauses
3.1, 7.1, 7.2.1, 7.2.2, 8.2 and 9.2 of which have been technically revised.
Annex A of this International Standard is for information only.
0 International Organkation for Standardkation, 1988
Printed in Switzerland
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SIST ISO 4651:1996
ISO 4651 : 1988 (El
INTERNATIONAL STANDARD
Cellular rubbers and plastics - Determination of
dynamic cushioning Performance
3.2 peak deceleration, a: The maximum deceleration of the
1 Scope
drop hammer during the impact on the test piece. In the Inter-
national System of Units (SI), this is expressed in metres per
This International Standard specifies the procedure for deter-
second per second (m/s*).
mining the dynamic cushioning Performance of cellular rubber
materials and rigid and flexible cellular plastics, by measuring
the peak deceleration of a mass when it is dropped on a test
3.3 displacement curve : The curve describing the displace-
piece. The test described is intended primarily for quality
ment of the impacted surface of the test piece as a function of
assurance; in addition, however, since this type of test is also
time during the impact. (See annex A.)
used to obtain design data, notes are given in annex A to assist
in the latter respect.
3.4 dynamic stress: The decelerating forte exerted by the
The method is applicable solely to materials used in packaging.
material upon the drop hammer divided by the original area of
the test piece.
2 Normative references
3.5 deceleration forte: The mass of the drop hammer
The following Standards contain provisions which, through
multiplied by its instantaneous deceleration.
reference in this text, constitute provisions of this International
Standard. At the time of publication, the editions indicated
were valid. All Standards are subject to revision, and Parties to
3.6 strain: Displacement expressed as a percentage of the
agreements based on this International Standard are encouraged
original thickness.
to investigate the possibility of applying the most recent
editions of the Standards listed below. Members of IEC and ISO
maintain registers of currently valid International Standards.
3.7 dynamic compression diagram: The curve describing
the relation between the dynamic stress (decelerating forte per
Standard atmospheres for con-
ISO 291 : 1977, Plastics -
unit area) and the strain (displacement/thickness) in the
ditioning and testing.
cushioning material during impact. The slope of this curve at a
specified strain (dynamic compressibility) may be used as a
ISO 471 : 1983, Rubber - Standard temperatures, humidities
characteristic constant for the given Speed of impact and the
and times for the conditioning and testing of test pieces.
thickness of the test piece. (See annex A.)
ISO 845 : 1977, CelMar rubbers and plastics - Determination
of apparent density.
3.8 cushioning diagram: The diagram indicating both the
peak deceleration a and the maximum value AL,,, of the
ISO 1923 : 1981, Cellular plastics and rubbers - Determination
displacement of the impact surface as a function of the static
o f linear dimensions.
stress OST for the test pieces of the concerned materials having
given thickness L,. (See annex A.)
ISO 2231 : 1973, Fabric coated with rubber or plastics - Stan-
dard atmospheres for conditioning and testing.
3.9 corrected value of peak deceleration, a,: The value
ISO 3205 : 1976, Preferred fest temperatures.
of the peak deceleration after correction for any small deviation
of the test piece original thickness from the Standard reference
thickness of 50 mm. This is obtained by multiplying the
3 Definitions
measured peak deceleration by the original thickness divided by
the Standard reference thickness.
For the purposes of this International Standard, the following
definitions apply.
3.10 equivalent drop height, h: That drop height which, in
conditions of free fall in vacuo under Standard gravitational
3.1 static stress, OST: The total mass of the hammer and
acceleration, would result in the same impact velocity of the
any additional masses multiplied by the gravitational accelera-
hammer as was obtained during the test.
tion g, divided by the original area of the test piece.
1
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SIST ISO 4651:1996
ISO 4651 : 1988 (El
where
The equivalent drop height, in metres, is given by the equation :
V2
v is the final free fall velocity, in metres per second;
h -
= Q”
is the Standard acceleration of free fall, i.e.
g”
9,806 65 m/s*;
v is the impact veloci ty, in metres second, of the
Per
h is the measured heig ht, in metres, of the hammer above
hammer ;
the test piece.
is the Standard acceleration of free fall, i.e.
g”
CAUTION - It is essential that the drop hammer
9,806 65 m/s*.
mechanism is such that the safety of the Operator is
assured when test pieces are placed on the anvil, and
some form of safety interlock is recommended.
4 Apparatus
4.1 General
4.2 Recording equipment
The apparatus shall consist of a flat-based drop hammer, hav-
The means of recording the deceleration-time pulses shall con-
ing a surface larger than the test piece, and an anvil of mass at
sist of a transducer, means of amplification, and recorder.
least 100 times that of the drop hammer and whose face is
Transducers generally are either piezoelectric or strain gauge
parallel to the base of the drop hammer. Two basic types of
types. The selection of specific recording equipment is op-
dynamic testing equipment are in use (see figures 1 and 2).
tional. However, all recording equipment (including both
They are the guided vertical drop tester, in which the hammer
transducer and recorders) shall have a frequency response ade-
drops between vertical guides on to the test piece which rests
quate to measure the peak deceleration to an accuracy of
on the anvil, and the pendulum tester.
+ - 5 %. The deceleration-time pulse obtained is usually a tran-
sient pulse approximating, on flexible foams, to a sinusoidal
The guided vertical drop tester is preferred for high deceleration
half-wavelength (half-sine) at low cushion displacements and
tests and/or high static Stresses. The pendulum test is suitable
becoming triangular or even spire-like, as illustrated in figure 3,
for relatively low deceleration or low static Stresses.
for impacts producing high cushion displacements. On rigid
The hammer shall be fitted with a means of recording the peak
foams, which crush on compression, the acceleration-time
value of deceleration on impact, with an accuracy of & 5 %,
pulse may approximate to a steeply rising initial section, fol-
preferably by means of recording the deceleration time pulse on
lowed by a constant (or approximately constant) level before
impact. Means shall also be available for measuring the velocity
decreasing. The range of frequency response needed to
of the hammer, with an accuracy of + 5 %, immediately Prior
measure these transient pulses is wider than might be an-
to impact. Suitable facilities such as a digital timer capable of
ticipated. lt is important, therefore, that the following re-
recording the time of fall over 25 mm shall also be available for
quirements should be borne in mind in respect of the main
measuring the velocity of the hammer Prior to impact with an
elements of the recording equipment.
accuracy of + 1 %. The measurement shall be completed,
before impact, at a Point on the path of the hammer which is
within 5 mm of its positon at initial impact.
4.2.1 Transducers
A transducer complying with the requirements of 4.2.1 shall be
Generally, these are either the piezoelectric or of the strain
mounted centrally on the hammer in such a way that distortion
gauge type. Piezoelectric decelerometers have little inherent
of the transducer is avoided. The cable carrying the Signal from
damping and, if the frequency of resonance is too low, they
the impact transducer shall be mounted in such a way as to
tan be caused to resonate by the decelerating pulse, so pro-
avoid excessive flexing at the transducer coupling.
ducing overshoot errors. In general, these may be avoided by
ensuring that the natura1 period of Vibration of the transducer is
The mass of the hammer shall be adjustable in the range of
less than 1/20 of the duration T of the deceleration pulse.
static stress required; alternatively, several hammers may be
However, for half-sine pulses or for pulses with a rapid initial
used. Where hammers are adjusted by means of added masses
rise, it is sufficient that the natura1 period of Vibration is less
it is recommended that these be added to the top surface of the
than l/lO of the pulse duration or 1/6 of the rise time of the
hammer.
pulse respectively.
lt is important that both hammer and anvil be sufficiently rigid so
Strain gauge or inductive decelerometers have higher inherent
that undesirable vibrations are not recorded in the deceleration-
damping (between 0,4 and 0,7 of critical). To obtain an
time curve. The natura1 frequency of Vibration of the hammer
accuracy of better than 5 % in the measurement of peak decel-
shall be as high as practicable, preferably above 1 000 Hz.
eration, the decelerometer shall have a natura1 period of vibra-
Prior to testing, the velocity of the hammer at impact shall be
tion of less than 1/3 of the pulse duration for half-sine or
checked; the velocity shall be at least 95 % of the equivalent
triangular pulses. For pulses with a rapid initial rise, the natura1
free fall velocity. The equivalent free fall velocity shall be
period shall be less than 1/6 of the rise time. A piezoelectric
calculated using the equation
transducer of the annular shear type whose reactive elements
are isolated from the mounting with a top connection is recom-
mended.
v=Jm
2
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SIST ISO 4651:1996
ISO 4651 : 1988 (E)
The differente in the mean thickness between the test pieces in
Piezoelectric decelerometers do not respond to sustained
a set of ten shall not be greater than 2 mm. The dimensions
Signals and the low-frequency response depends on the suc-
shall be measured in accordance with ISO 1923. The thickness
ceeding patt of the amplifier System. If the next Stage is a
of the test piece may be achieved by plying up not more than
cathode follower, the time-constant of the input circuit of the
two sheets not less than 20 mm thick and of the same orienta-
cathode follower, combined with that of the transducer, con-
tion with respect to any known direction of anisotropy.
trols low-frequency response. To record peak decelerations to
within 5 % on half-sine pulses, the time-constant shall be at
least seven times the pulse duration T. For Square-type pulses,
5.2 Uniformity
the corresponding value shall be 20 T.
The density of each test piece shall not vary by more than
If the following Stage is a Charge amplifier, then the response to
+ 1
0 % from the average density of a set of 10 test pieces.
continuous sine-waves shall not be reduced by more than 5 %
at a frequency of 1/22 Tfor 5 % errors on half-sine pulses. The
corresponding frequency for Square pulses is 1/50 T.
5.3 Orientation during testing
These figures, for the frequency at which the response to con-
Test pieces tut from finished articles shall be tested so that the
tinuous sine-waves is reduced by 5 %, tan be used also for any
direction of dynamic stress corresponds with that of the
amplifying System where a.c. coupling is employed.
dynamic stress to which the material is subjected in
...
ISO
NORME INTERNATIONALE 4651
Deuxième édition
1988-12-01
-
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
MEXJJYHAPOP,HAFl OPTAHM3A~MR Il0 CTAHflAPTM3A~MM
Caoutchoucs et plastiques alvéolaires -
Détermination de la capacité d’amortissement
dynamique
Cellular rubbers and plastics - Determination of dynamic cushioning performance
Numéro de référence
ISO 4651: 1988 (F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
1s0 4651 : 1988 (FI
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de I’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 I’ISO participent également aux travaux. L’ISO
collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce
qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 4651 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 45,
Elastomères et produits à base d’élastomères.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 4651 : 1979), dont
les paragraphes 3.1, 7.1, 7.21, 7.2.2, 8.2 et 9.2 ont fait l’objet d’une révision
technique.
L’annexe A de la présente Norme internationale est donnée uniquement à titre d’infor-
mation.
0 Organisation internationale de normalisation, 1988 l
Imprimé en Suisse
---------------------- Page: 2 ----------------------
SO4651 : 1988 (F)
NORME INTERNATIONALE
Caoutchoucs et plastiques alvéolaires -
Détermination de la capacité d’amortissement
dynamique
3.1 contrainte statique, 0s~: La masse totale du marteau
1 Domaine d’application
et de toute charge additionnelle multipliée par l’accélération
La présente Norme internationale prescrit une méthode pour la
due à la pesanteur g, divisée par l’aire de la section initiale de
détermination de la capacité d’amortissement dynamique de
l’éprouvette.
caoutchoucs alvéolaires et de plastiques alvéolaires rigides et
souples, par mesurage de la valeur crête de la décélération
3.2 valeur crête de décélération, a: Valeur maximale
d’une masse tombant sur une éprouvette. L’essai décrit a pour
atteinte par la décélération instantanée du marteau pendant
but principal le contrôle de qualité; en outre, du fait que ce type
toute la durée de l’impact sur l’éprouvette. Dans le système
d’essai est également utilisé pour obtenir des données néces-
international d’unités (SI), cette valeur est exprimée en mètres
saires à la réalisation de projets, des indications sont données
par seconde carrée (m/s%
dans l’annexe A pour servir à ce deuxième objectif.
3.3 courbe de déplacement: Courbe représentant le dépla-
La méthode est applicable uniquement aux matériaux utilisés
cement de la surface de l’éprouvette soumise à l’impact en
en emballage.
fonction du temps et pendant toute la durée de l’impact. (Voir
annexe A.)
2 Références normatives
3.4 contrainte dynamique: Quotient de la force de décélé-
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par
ration exercée par le matériau sur le marteau par l’aire de la sec-
suite de la référence qui en est faite, constituent des disposi-
tion initiale de l’éprouvette.
tions valables pour la présente Norme internationale. Au
moment de la publication, les éditions indiquées étaient en
3.5 force de décélération: Produit de la masse du marteau
vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties pre-
par sa décélération instantanée.
nantes des accords fondés sur la présente Norme internationale
sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions-
les plus récentes des normes indiquées ci-après. Les membres 3.6 déformation : Quotient du déplacement par l’épaisseur
de la CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes interna- initiale de l’éprouvette, exprimé en pourcentage.
tionales en vigueur à un moment donné.
3.7 diagramme de compression dynamique : Courbe
ISO 291 : 1977, Plastiques - Atmosphères normales de condi-
représentant la relation entre la contrainte dynamique (force de
tionnemen t et d’essai.
décélération par unité d’aire) et la déformation (quotient du
déplacement par l’épaisseur) dans le matériau amortisseur et
ISO 471 : 1983, Caoutchouc - Températures, humidités et
pendant toute la durée de l’impact. La pente de cette courbe,
durées normales pour le conditionnement et l’essai des eprou-
pour une valeur donnée de déformation (compressibilité dyna-
vettes.
mique), peut être utilisée comme constante caractéristique du
ISO 845 : 1977, Caoutchoucs et plastiques alvéolaires - Déter-
produit pour la vitesse d’impact et l’épaisseur d’éprouvette
mination de la masse volumique apparente.
données. (Voir annexe A.)
ISO 1923 : 1981, Plastiques et caoutchoucs alvéolaires -
3.8 diagramme d’amortissement: Diagramme représen-
Dé termina tion des dimensions linéaires.
tant, d’une part, la variation de la valeur crête de décélération a
ISO 2231 : 1973, Supports textiles revêtus d’élastomères ou de et, d’autre part, la valeur maximale du déplacement AL,,, de la
plastiques - Atmosphères normales de conditionnement et
surface du matériau soumise à l’impact, comme une fonction
d’essai.
de la Contrainte Statique 0s~ pour les éprouvettes du matériau
concerné ayant une épaisseur initiale donnée L,. (Voir
ISO 3205 : 1976, Températures préférentielles d’essai.
annexe A.)
3.9 valeur crête corrigée de décélération, a,: Valeur crête
3 Définitions
de décélération après correction pour tout écart de faible valeur
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les défini- entre l’épaisseur initiale de l’éprouvette et l’épaisseur normale
tions suivantes s’appliquent. de référence de 50 mm. Cette valeur est obtenue en multipliant
---------------------- Page: 3 ----------------------
1s0 4651 : 1988 (FI
la décélération crête mesurée par le quotient de l’épaisseur ini- La masse du marteau doit être ajustable dans la gamme de
tiale par l’épaisseur normale de référence. contraintes statiques nécessaires; on peut également utiliser
plusieurs marteaux. Lorsque les marteaux sont ajustés à l’aide
de masses additionnelles, il est recommandé que celles-ci
3.10 hauteur de chute équivalente, h: Hauteur de chute soient ajoutées à la partie supérieure du marteau.
qui, en condition de chute libre dans le vide sous l’accélération
II est important que marteau et enclume soient suffisamment
conventionnelle due à la pesanteur, causera la même vitesse
rigides afin que des vibrations parasites ne soient pas enregis-
d’impact du marteau que celle obtenue lors de l’essai.
trées sur la courbe décélération-temps. La fréquence naturelle
de vibration du marteau doit être aussi élevée que possible, de
La hauteur de chute équivalente h, en mètres, est donnée par
préférence supérieure à 1 000 Hz.
l’équation
Avant tout mesurage, la vitesse du marteau à l’impact doit être
V2
vérifiée; celle-ci doit être au minimum égale à 95 % de la
h
vitesse en chute libre. La vitesse en chute libre équivalente doit
=2gn
être calculée à l’aide de l’équation
où
v est la vitesse d’impact, en mètres par seconde, du
marteau :
v est la vitesse finale en chute libre, en métres par
est la valeur conventionnelle de l’accélération due à la seconde;
gn
pesanteur, à savoir 9,806 65 m/s*.
gn est la valeur conventionnelle de l’accélération due à la
pesanteur, à savoir 9,806 65 m/s*;
h est la hauteur mesurée, en mètres, du marteau
au-dessus de l’éprouvette.
4 Appareillage
A-ITENTION - II est essentiel que le mécanisme provo-
4.1 Généralités
quant la chute du marteau soit choisi de facon à assurer
la sécurité de l’opérateur lorsque ce dernier positi,onne les
L’appareillage doit consister en un marteau mobile possédant
éprouvettes sur l’enclume, et il est recommandé d’utiliser
une base plane, de surface plus grande que celle des éprou-
un verrouillage de sécurité.
vettes, et une enclume de masse au moins égale à 100 fois celle
du marteau mobile et dont une face est paralléle à la base du
marteau. Deux types d’appareillage d’essais dynamiques sont
4.2 Chaîne de mesure
couramment utilisés (voir figures 1 et 2). Ce sont un appareil
La chaîne de mesure des courbes décélération-temps doit se
d’essai à chute verticale guidée dans lequel le marteau tombe
composer d’un capteur, d”un amplificateur et d’un enregis-
entre des guides verticaux sur l’éprouvette reposant sur
treur. Les capteurs sont généralement soit piézo-électriques,
l’enclume et l’appareil du type pendulaire.
soit à jauge de contrainte. Le choix d’un type particulier de
chaîne de mesure d’enregistrement n’est pas imposé. Cepen-
L’appareil a chute verticale guidée est bien adapté aux essais à
dant, il est impératif que la chaîne de mesure (capteur et enre-
grande décélération et/ou sous de fortes contraintes statiques.
gistreur inclus) ait une réponse en fréquence adéquate pour
L’appareil pendulaire est plus approprié dans le cas des essais à
mesurer la valeur crête de décélération avec une précision de
faible décélération ou pour de faibles contraintes statiques.
+ 5 %. L’impulsion (( décélération-temps)) obtenue est habi-
tuellement de type transitoire, s’apparentant approximative-
Le marteau doit être équipé d’un capteur mesurant la valeur
ment à une demi-sinusoïde dans le cas des mousses souples,
crête de décélération à l’impact avec une précision de + 5 % et
pour de faibles indentations de l’éprouvette, et devenant trian-
permettant l’enregistrement de la variation temporelle de la
décélération pendant l’impact. On doit prévoir un dispositif per- gulaire et même pointue (voir figure 3) pour les impacts entraî-
mettant la mesure de la vitesse du marteau avec une précision
nant de fortes indentations des éprouvettes. Dans le cas des
de + 5 % immédiatement avant l’impact. Ce mesurage doit
mousses rigides qui se brisent sous compression, l’impulsion
être effectué dans les derniers 50 mm de course du marteau.
G accélération-temps» peut être approximée par un front raide
Des équipements appropriés, tels qu’un chronomètre digital
dans la phase initiale, suivi par un palier horizontal ou quasi
susceptible d’enregistrer le temps de chute sur 25 mm doivent
horizontal précédant la décroissance. La bande passante néces-
être disponibles pour definir avec une précision de $- 1 % la
saire pour la mesure de ces impulsions en régime transitoire est
vitesse du marteau avant l’impact. Le mesurage doit être ter-
plus large qu’on ne pourrait s’y attendre. II est donc important
miné, avant l’impact, en un point sur le parcours du marteau
de satisfaire aux exigences suivantes, en ce qui concerne les
situé à moins de 5 mm de sa position lors de l’impact initial.
principaux éléments de la chaîne de mesure.
Un capteur conforme aux exigences de 4.2.1 doit être disposé
4.2.1 Capteurs
au centre du marteau de facon a n’introduire aucune distorsion.
La câble transportant le signal du capteur doit être monté de Ils sont généralement du type soit piézo-électrique, soit à jauge
facon à n’apporter aucun effort de flexion au raccordement de contrainte. Les décéléromètres piézo-électriques ont un fai-
avec le capteur. ble amortissement interne, et, si leur fréquence de résonance
2
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO4651:1988 (FI
être nécessaire de restreindre la réponse en haute fréquence de
est trop basse, ils peuvent être mis en résonance par l’impulsion
l’enregistreur de facon à atténuer des signaux parasites prove-
de décélération, amenant ainsi des erreurs dues aux suroscilla-
nant de résonances mécaniques de l’équipement d’essai. La
tions. En général, celles-ci peuvent être évitées en faisant de
fréquence supérieure doit être maintenue aussi élevée que pos-
sorte que la période de vibration propre du capteur soit infé-
sible en compatibilité avec l’atténuation des signaux parasites.
rieure à 1/20 de la durée de l’impulsion de décélération T.
L’exigence minimale n’étant pas plus de 5 % d’atténuation à
Cependant, pour les impulsions en forme de demi-sinusoïde ou
une fréquence équivalente à deux fois la fréquence attendue.
pour les impulsions à front raide, il suffit que la période de
vibration propre soit respectivement inférieure à 1 /lO de la
Les durées et les temps de montée d’impulsion dépendent du
durée de l’impulsion ou à 1/6 du temps de montée de I’impul-
type de matériau soumis à l’essai et des conditions d’essai.
sion.
Dans le cas d’éprouvettes en mousse souple de 50 mm d’épais-
Les décéléromètres à jauge de contrainte ou magnétiques ont
seur, des durées d’impulsion allant de 10 ms à 25 ms ont été
un amortissement interne plus élevé (entre 0,4 et 0,7 fois la
observées. Dans le cas des matériaux rigides, les impulsions
valeur de l’amortissement critique). Pour obtenir une précision
peuvent être brèves, avec des temps de montée de l’ordre de
meilleure que 5 % sur la mesure de la valeur crête de décéléra-
2 ms à 5 ms. Des détecteurs de valeurs crête peuvent être utili-
tion, le décéléromètre doit présenter une période de vibration
sés pour obtenir des mesures plus précises de la décélération
propre inférieure à 1/3 de la durée de l’impulsion pour des
pendant l’impact.
impulsions en forme de demi-sinusoïde ou triangulaires. Pour
des impulsions à front raide, cette période doit être inférieure à
1/6 du temps de montée de l’impulsion. L’utilisation d’un cap-
5 Éprouvettes
teur piézo-électrique du type «Annular Shear 1) dont les élé-
ments réactifs sont isolés du montage avec un raccordement
sur le dessus est recommandée.
5.1 Forme et dimensions
Les décéléromètres piézo-électriques ne répondent pas aux
L’éprouvette doit être un parallélépipède rectangle dont les
signaux entretenus et la réponse en basse fréquence dépend de
dimensions sont les suivantes :
l’étage du système d’amplification qui leur fait suite. Si l’étage
qui suit le décéléromètre est un adaptateur d’impédance à
- longueur 15Omm+5mm
cathode asservie, la constante de temps du circuit d’entrée de
l’adaptateur d’impédance, associée à celle du capteur, déter-
- largeur 15Omm + 5mm
mine la réponse en basse fréquence. Pour obtenir les valeurs
crête de décélération à mieux que 5 % près sur des demi-
-
épaisseur 50mm + 5mm
sinusoïdes, la constante de temps doit être au moins égale à
sept fois la durée de l’impulsion T. Dans le cas d’impulsions de
Découper l’éprouvette par un moyen approprié qui n’altère pas
forme carrée, la valeur correspondante doit être 20 T.
les caractéristiques dynamiques, par exemple une scie à ruban
ou un couteau tranchant. Ne pas utiliser un fil chaud pour
Si l’étage suivant est un amplificateur de charges, la réponse à
découper les éprouvettes.
des signaux sinusoïdaux continus ne doit alors pas être infé-
rieure à la valeur d’entrée de plus de 5 % à la fréquence de
Les écarts entre les épaisseurs moyennes de chacune des
1/22 Tpour une erreur de 5 % sur des demi-sinusoïdes. La fré-
éprouvettes d’un lot de dix ne doivent pas dépasser 2 mm. Les
quence correspondante pour des impulsions de forme carrée
dimensions doivent être mesurées conformément à I’ISO 1923.
est il50 T.
On peut réaliser une éprouvette d’épaisseur voulue par super-
position de deux plaques au plus, d’au moins 20 mm d’épais-
Ces valeurs peuvent également être utilisées pour d’autres
seur et dont l’orientation est la même vis-à-vis des directions
systèmes amplificateurs où l’on utilise un
...
ISO
NORME INTERNATIONALE 4651
Deuxième édition
1988-12-01
-
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
MEXJJYHAPOP,HAFl OPTAHM3A~MR Il0 CTAHflAPTM3A~MM
Caoutchoucs et plastiques alvéolaires -
Détermination de la capacité d’amortissement
dynamique
Cellular rubbers and plastics - Determination of dynamic cushioning performance
Numéro de référence
ISO 4651: 1988 (F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
1s0 4651 : 1988 (FI
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de I’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 I’ISO participent également aux travaux. L’ISO
collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce
qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 4651 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 45,
Elastomères et produits à base d’élastomères.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 4651 : 1979), dont
les paragraphes 3.1, 7.1, 7.21, 7.2.2, 8.2 et 9.2 ont fait l’objet d’une révision
technique.
L’annexe A de la présente Norme internationale est donnée uniquement à titre d’infor-
mation.
0 Organisation internationale de normalisation, 1988 l
Imprimé en Suisse
---------------------- Page: 2 ----------------------
SO4651 : 1988 (F)
NORME INTERNATIONALE
Caoutchoucs et plastiques alvéolaires -
Détermination de la capacité d’amortissement
dynamique
3.1 contrainte statique, 0s~: La masse totale du marteau
1 Domaine d’application
et de toute charge additionnelle multipliée par l’accélération
La présente Norme internationale prescrit une méthode pour la
due à la pesanteur g, divisée par l’aire de la section initiale de
détermination de la capacité d’amortissement dynamique de
l’éprouvette.
caoutchoucs alvéolaires et de plastiques alvéolaires rigides et
souples, par mesurage de la valeur crête de la décélération
3.2 valeur crête de décélération, a: Valeur maximale
d’une masse tombant sur une éprouvette. L’essai décrit a pour
atteinte par la décélération instantanée du marteau pendant
but principal le contrôle de qualité; en outre, du fait que ce type
toute la durée de l’impact sur l’éprouvette. Dans le système
d’essai est également utilisé pour obtenir des données néces-
international d’unités (SI), cette valeur est exprimée en mètres
saires à la réalisation de projets, des indications sont données
par seconde carrée (m/s%
dans l’annexe A pour servir à ce deuxième objectif.
3.3 courbe de déplacement: Courbe représentant le dépla-
La méthode est applicable uniquement aux matériaux utilisés
cement de la surface de l’éprouvette soumise à l’impact en
en emballage.
fonction du temps et pendant toute la durée de l’impact. (Voir
annexe A.)
2 Références normatives
3.4 contrainte dynamique: Quotient de la force de décélé-
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par
ration exercée par le matériau sur le marteau par l’aire de la sec-
suite de la référence qui en est faite, constituent des disposi-
tion initiale de l’éprouvette.
tions valables pour la présente Norme internationale. Au
moment de la publication, les éditions indiquées étaient en
3.5 force de décélération: Produit de la masse du marteau
vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties pre-
par sa décélération instantanée.
nantes des accords fondés sur la présente Norme internationale
sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions-
les plus récentes des normes indiquées ci-après. Les membres 3.6 déformation : Quotient du déplacement par l’épaisseur
de la CEI et de I’ISO possèdent le registre des Normes interna- initiale de l’éprouvette, exprimé en pourcentage.
tionales en vigueur à un moment donné.
3.7 diagramme de compression dynamique : Courbe
ISO 291 : 1977, Plastiques - Atmosphères normales de condi-
représentant la relation entre la contrainte dynamique (force de
tionnemen t et d’essai.
décélération par unité d’aire) et la déformation (quotient du
déplacement par l’épaisseur) dans le matériau amortisseur et
ISO 471 : 1983, Caoutchouc - Températures, humidités et
pendant toute la durée de l’impact. La pente de cette courbe,
durées normales pour le conditionnement et l’essai des eprou-
pour une valeur donnée de déformation (compressibilité dyna-
vettes.
mique), peut être utilisée comme constante caractéristique du
ISO 845 : 1977, Caoutchoucs et plastiques alvéolaires - Déter-
produit pour la vitesse d’impact et l’épaisseur d’éprouvette
mination de la masse volumique apparente.
données. (Voir annexe A.)
ISO 1923 : 1981, Plastiques et caoutchoucs alvéolaires -
3.8 diagramme d’amortissement: Diagramme représen-
Dé termina tion des dimensions linéaires.
tant, d’une part, la variation de la valeur crête de décélération a
ISO 2231 : 1973, Supports textiles revêtus d’élastomères ou de et, d’autre part, la valeur maximale du déplacement AL,,, de la
plastiques - Atmosphères normales de conditionnement et
surface du matériau soumise à l’impact, comme une fonction
d’essai.
de la Contrainte Statique 0s~ pour les éprouvettes du matériau
concerné ayant une épaisseur initiale donnée L,. (Voir
ISO 3205 : 1976, Températures préférentielles d’essai.
annexe A.)
3.9 valeur crête corrigée de décélération, a,: Valeur crête
3 Définitions
de décélération après correction pour tout écart de faible valeur
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les défini- entre l’épaisseur initiale de l’éprouvette et l’épaisseur normale
tions suivantes s’appliquent. de référence de 50 mm. Cette valeur est obtenue en multipliant
---------------------- Page: 3 ----------------------
1s0 4651 : 1988 (FI
la décélération crête mesurée par le quotient de l’épaisseur ini- La masse du marteau doit être ajustable dans la gamme de
tiale par l’épaisseur normale de référence. contraintes statiques nécessaires; on peut également utiliser
plusieurs marteaux. Lorsque les marteaux sont ajustés à l’aide
de masses additionnelles, il est recommandé que celles-ci
3.10 hauteur de chute équivalente, h: Hauteur de chute soient ajoutées à la partie supérieure du marteau.
qui, en condition de chute libre dans le vide sous l’accélération
II est important que marteau et enclume soient suffisamment
conventionnelle due à la pesanteur, causera la même vitesse
rigides afin que des vibrations parasites ne soient pas enregis-
d’impact du marteau que celle obtenue lors de l’essai.
trées sur la courbe décélération-temps. La fréquence naturelle
de vibration du marteau doit être aussi élevée que possible, de
La hauteur de chute équivalente h, en mètres, est donnée par
préférence supérieure à 1 000 Hz.
l’équation
Avant tout mesurage, la vitesse du marteau à l’impact doit être
V2
vérifiée; celle-ci doit être au minimum égale à 95 % de la
h
vitesse en chute libre. La vitesse en chute libre équivalente doit
=2gn
être calculée à l’aide de l’équation
où
v est la vitesse d’impact, en mètres par seconde, du
marteau :
v est la vitesse finale en chute libre, en métres par
est la valeur conventionnelle de l’accélération due à la seconde;
gn
pesanteur, à savoir 9,806 65 m/s*.
gn est la valeur conventionnelle de l’accélération due à la
pesanteur, à savoir 9,806 65 m/s*;
h est la hauteur mesurée, en mètres, du marteau
au-dessus de l’éprouvette.
4 Appareillage
A-ITENTION - II est essentiel que le mécanisme provo-
4.1 Généralités
quant la chute du marteau soit choisi de facon à assurer
la sécurité de l’opérateur lorsque ce dernier positi,onne les
L’appareillage doit consister en un marteau mobile possédant
éprouvettes sur l’enclume, et il est recommandé d’utiliser
une base plane, de surface plus grande que celle des éprou-
un verrouillage de sécurité.
vettes, et une enclume de masse au moins égale à 100 fois celle
du marteau mobile et dont une face est paralléle à la base du
marteau. Deux types d’appareillage d’essais dynamiques sont
4.2 Chaîne de mesure
couramment utilisés (voir figures 1 et 2). Ce sont un appareil
La chaîne de mesure des courbes décélération-temps doit se
d’essai à chute verticale guidée dans lequel le marteau tombe
composer d’un capteur, d”un amplificateur et d’un enregis-
entre des guides verticaux sur l’éprouvette reposant sur
treur. Les capteurs sont généralement soit piézo-électriques,
l’enclume et l’appareil du type pendulaire.
soit à jauge de contrainte. Le choix d’un type particulier de
chaîne de mesure d’enregistrement n’est pas imposé. Cepen-
L’appareil a chute verticale guidée est bien adapté aux essais à
dant, il est impératif que la chaîne de mesure (capteur et enre-
grande décélération et/ou sous de fortes contraintes statiques.
gistreur inclus) ait une réponse en fréquence adéquate pour
L’appareil pendulaire est plus approprié dans le cas des essais à
mesurer la valeur crête de décélération avec une précision de
faible décélération ou pour de faibles contraintes statiques.
+ 5 %. L’impulsion (( décélération-temps)) obtenue est habi-
tuellement de type transitoire, s’apparentant approximative-
Le marteau doit être équipé d’un capteur mesurant la valeur
ment à une demi-sinusoïde dans le cas des mousses souples,
crête de décélération à l’impact avec une précision de + 5 % et
pour de faibles indentations de l’éprouvette, et devenant trian-
permettant l’enregistrement de la variation temporelle de la
décélération pendant l’impact. On doit prévoir un dispositif per- gulaire et même pointue (voir figure 3) pour les impacts entraî-
mettant la mesure de la vitesse du marteau avec une précision
nant de fortes indentations des éprouvettes. Dans le cas des
de + 5 % immédiatement avant l’impact. Ce mesurage doit
mousses rigides qui se brisent sous compression, l’impulsion
être effectué dans les derniers 50 mm de course du marteau.
G accélération-temps» peut être approximée par un front raide
Des équipements appropriés, tels qu’un chronomètre digital
dans la phase initiale, suivi par un palier horizontal ou quasi
susceptible d’enregistrer le temps de chute sur 25 mm doivent
horizontal précédant la décroissance. La bande passante néces-
être disponibles pour definir avec une précision de $- 1 % la
saire pour la mesure de ces impulsions en régime transitoire est
vitesse du marteau avant l’impact. Le mesurage doit être ter-
plus large qu’on ne pourrait s’y attendre. II est donc important
miné, avant l’impact, en un point sur le parcours du marteau
de satisfaire aux exigences suivantes, en ce qui concerne les
situé à moins de 5 mm de sa position lors de l’impact initial.
principaux éléments de la chaîne de mesure.
Un capteur conforme aux exigences de 4.2.1 doit être disposé
4.2.1 Capteurs
au centre du marteau de facon a n’introduire aucune distorsion.
La câble transportant le signal du capteur doit être monté de Ils sont généralement du type soit piézo-électrique, soit à jauge
facon à n’apporter aucun effort de flexion au raccordement de contrainte. Les décéléromètres piézo-électriques ont un fai-
avec le capteur. ble amortissement interne, et, si leur fréquence de résonance
2
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO4651:1988 (FI
être nécessaire de restreindre la réponse en haute fréquence de
est trop basse, ils peuvent être mis en résonance par l’impulsion
l’enregistreur de facon à atténuer des signaux parasites prove-
de décélération, amenant ainsi des erreurs dues aux suroscilla-
nant de résonances mécaniques de l’équipement d’essai. La
tions. En général, celles-ci peuvent être évitées en faisant de
fréquence supérieure doit être maintenue aussi élevée que pos-
sorte que la période de vibration propre du capteur soit infé-
sible en compatibilité avec l’atténuation des signaux parasites.
rieure à 1/20 de la durée de l’impulsion de décélération T.
L’exigence minimale n’étant pas plus de 5 % d’atténuation à
Cependant, pour les impulsions en forme de demi-sinusoïde ou
une fréquence équivalente à deux fois la fréquence attendue.
pour les impulsions à front raide, il suffit que la période de
vibration propre soit respectivement inférieure à 1 /lO de la
Les durées et les temps de montée d’impulsion dépendent du
durée de l’impulsion ou à 1/6 du temps de montée de I’impul-
type de matériau soumis à l’essai et des conditions d’essai.
sion.
Dans le cas d’éprouvettes en mousse souple de 50 mm d’épais-
Les décéléromètres à jauge de contrainte ou magnétiques ont
seur, des durées d’impulsion allant de 10 ms à 25 ms ont été
un amortissement interne plus élevé (entre 0,4 et 0,7 fois la
observées. Dans le cas des matériaux rigides, les impulsions
valeur de l’amortissement critique). Pour obtenir une précision
peuvent être brèves, avec des temps de montée de l’ordre de
meilleure que 5 % sur la mesure de la valeur crête de décéléra-
2 ms à 5 ms. Des détecteurs de valeurs crête peuvent être utili-
tion, le décéléromètre doit présenter une période de vibration
sés pour obtenir des mesures plus précises de la décélération
propre inférieure à 1/3 de la durée de l’impulsion pour des
pendant l’impact.
impulsions en forme de demi-sinusoïde ou triangulaires. Pour
des impulsions à front raide, cette période doit être inférieure à
1/6 du temps de montée de l’impulsion. L’utilisation d’un cap-
5 Éprouvettes
teur piézo-électrique du type «Annular Shear 1) dont les élé-
ments réactifs sont isolés du montage avec un raccordement
sur le dessus est recommandée.
5.1 Forme et dimensions
Les décéléromètres piézo-électriques ne répondent pas aux
L’éprouvette doit être un parallélépipède rectangle dont les
signaux entretenus et la réponse en basse fréquence dépend de
dimensions sont les suivantes :
l’étage du système d’amplification qui leur fait suite. Si l’étage
qui suit le décéléromètre est un adaptateur d’impédance à
- longueur 15Omm+5mm
cathode asservie, la constante de temps du circuit d’entrée de
l’adaptateur d’impédance, associée à celle du capteur, déter-
- largeur 15Omm + 5mm
mine la réponse en basse fréquence. Pour obtenir les valeurs
crête de décélération à mieux que 5 % près sur des demi-
-
épaisseur 50mm + 5mm
sinusoïdes, la constante de temps doit être au moins égale à
sept fois la durée de l’impulsion T. Dans le cas d’impulsions de
Découper l’éprouvette par un moyen approprié qui n’altère pas
forme carrée, la valeur correspondante doit être 20 T.
les caractéristiques dynamiques, par exemple une scie à ruban
ou un couteau tranchant. Ne pas utiliser un fil chaud pour
Si l’étage suivant est un amplificateur de charges, la réponse à
découper les éprouvettes.
des signaux sinusoïdaux continus ne doit alors pas être infé-
rieure à la valeur d’entrée de plus de 5 % à la fréquence de
Les écarts entre les épaisseurs moyennes de chacune des
1/22 Tpour une erreur de 5 % sur des demi-sinusoïdes. La fré-
éprouvettes d’un lot de dix ne doivent pas dépasser 2 mm. Les
quence correspondante pour des impulsions de forme carrée
dimensions doivent être mesurées conformément à I’ISO 1923.
est il50 T.
On peut réaliser une éprouvette d’épaisseur voulue par super-
position de deux plaques au plus, d’au moins 20 mm d’épais-
Ces valeurs peuvent également être utilisées pour d’autres
seur et dont l’orientation est la même vis-à-vis des directions
systèmes amplificateurs où l’on utilise un
...
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