ISO 20504:2022
(Main)Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites at room temperature — Determination of compressive properties
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites at room temperature — Determination of compressive properties
This document describes procedures for determination of the compressive behaviour of ceramic matrix composite materials with continuous fibre reinforcement at room temperature. This method applies to all ceramic matrix composites with a continuous fibre reinforcement, uni-directional (1D), bi-directional (2D) and tri-directional (xD, with 2 x
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des composites à matrice céramiques à température ambiante — Méthode de détermination des propriétés en compression
Le présent document décrit des procédures permettant de déterminer les caractéristiques en compression des matériaux composites à matrice céramique avec renfort de fibres continues à température ambiante. Il s’applique à tous les composites à matrice céramique avec renfort de fibres continues, unidirectionnel (1D), bidirectionnel (2D) et tridirectionnel (xD, avec 2 x
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20504
Third edition
2022-12
Fine ceramics (advanced ceramics,
advanced technical ceramics) —
Mechanical properties of ceramic
composites at room temperature
— Determination of compressive
properties
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des composites
à matrice céramiques à température ambiante — Méthode de
détermination des propriétés en compression
Reference number
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Published in Switzerland
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ISO 20504:2022(E)
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 3
5 Apparatus . 3
5.1 Test machine . 3
5.2 Load train . 3
5.3 Strain measurement . 4
5.3.1 General . 4
5.3.2 Strain gauges. 4
5.3.3 Extensometry . 4
5.4 Data recording system . 4
5.5 Dimension-measuring devices . 4
6 Test specimens . 5
6.1 General . 5
6.2 Compression between platens . . 5
6.3 Test specimen used with grips . 7
7 Test specimen preparation .10
7.1 Machining and preparation . 10
7.2 Number of test specimens . 10
8 Test procedure .10
8.1 Test mode and rate . 10
8.2 Measurement of test specimen dimensions . 10
8.3 Buckling . 10
8.4 Testing technique . 11
8.4.1 Test specimen mounting . 11
8.4.2 Extensometers. 11
8.4.3 Measurements . 11
8.5 Test validity . 11
9 Calculation of results .11
9.1 Test specimen origin . 11
9.2 Compressive strength . 12
9.3 Strain at maximum compressive force .12
9.4 Proportionality ratio or pseudo-elastic modulus, elastic modulus .12
10 Test report .13
Annex A (informative) Illustration of elastic modulus .15
Bibliography .17
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ISO 20504:2022(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 206, Fine ceramics, in collaboration
with the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 184, Advanced
technical ceramics, in accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN
(Vienna Agreement).
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 20504:2019), of which it constitutes a
minor revision. The changes are as follows:
— notation of 3.3 and 3.4 harmonized and replaced throughout the document;
— duplicated text removed from the definition in 3.6;
— minor editorial changes.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 20504:2022(E)
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical
ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites
at room temperature — Determination of compressive
properties
1 Scope
This document describes procedures for determination of the compressive behaviour of ceramic
matrix composite materials with continuous fibre reinforcement at room temperature. This method
applies to all ceramic matrix composites with a continuous fibre reinforcement, uni-directional (1D), bi-
directional (2D) and tri-directional (xD, with 2 < x < 3), tested along one principal axis of reinforcement
or off axis conditions. This method also applies to carbon-fibre-reinforced carbon matrix composites
(also known as carbon/carbon or C/C). Two cases of testing are distinguished: compression between
platens and compression using grips.
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 3611, Geometrical product specifications (GPS) — Dimensional measuring equipment: Micrometers for
external measurements — Design and metrological characteristics
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 14744, Welding — Acceptance inspection of electron beam welding machines
ISO 17161, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Ceramic composites —
Determination of the degree of misalignment in uniaxial mechanical tests
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
calibrated length
part of the test specimen which has uniform and minimum cross-sectional area
3.2
initial gauge length
L
o
initial distance between reference points on the test specimen in the calibrated length before initiation
of the test
1
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ISO 20504:2022(E)
3.3
initial cross-sectional area
S
o
initial area of specimen cross-section in the calibration length
3.4
longitudinal deformation
A
decrease of the initial gauge length under compressive force
Note 1 to entry: The longitudinal deformation corresponding to the maximum force is denoted as A .
c,m
3.5
compressive strain
ε
relative decrease of the gauge length defined as the ratio A/L
o
Note 1 to entry: The compressive strain corresponding to the maximum force is denoted as ε .
c,m
3.6
compressive force
F
c
uniaxial force carried by the test specimen at any time during the test
3.7
maximum compressive force
F
c,m
greatest uniaxial compressive force applied to the test specimen when tested to failure
3.8
compressive stress
σ
compressive force supported by the test specimen at any time in the test divided by the initial cross-
sectional area such that σ = F /S
c o
3.9
compressive strength
S
c,m
greatest compressive stress applied to a test specimen when tested to failure
3.10
proportionality ratio
pseudo-elastic modulus
E
p
slope of the linear region of the stress-strain curve, if any
Note 1 to entry: Examination of the stress-strain curves for ceramic matrix composites allows definition of the
following cases:
— Material with a linear region in the stress-strain curve.
For ceramic matrix composites that have a mechanical behaviour characterised by a linear region, the
proportionality ratio E is defined using Formula (1).
p
σσ−
21
E ()σσ, = (1)
p 12
εε−
21
where (ε , σ ) and (ε , σ ) lie near the lower and the upper limits of the linear region of the stress-strain curve
1 1 2 2
(see Annex A, Figures A.1 and A.2).
— Material with nonlinear region in the stress-strain curve. In this case only, stress-strain couples can be
determined at specified stresses or specified strains.
2
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ISO 20504:2022(E)
3.11
elastic modulus
E
proportionality ratio or pseudo-elastic modulus, in the special case where the linearity starts near the
origin
Note 1 to entry: See Figure A.2.
4 Principle
A test specimen of specified dimensions is loaded in compression. The compression test is usually
performed at a constant cross-head displacement rate or at a constant deformation rate.
Constant force rate is only allowed in the case of linear stress-strain behaviour up to failure.
For crosshead displacement tests, a constant rate is recommended when the test is conducted to failure.
The force and longitudinal deformation are measured and recorded simultaneously.
5 Apparatus
5.1 Test machine
The machine shall be equipped with a system for measuring the force applied to the test specimen that
shall conform to grade 1 or better in accordance with ISO 7500-1.
5.2 Load train
The load train is composed of movable and fixed cross-heads, the loading rods and the grips or platens.
Load train couplers may additionally be used to connect the grips or platens to the loading rods.
The load train shall align the test specimen axis with the direction of force application without
introducing bending or torsion in the test specimen. The misalignment of the test specimen shall be
verified and documented in accordance with the procedure described in ISO 17161. The maximum
−6
percent bending strain (PBS) shall not exceed 5 % at an average axial strain of 500 × 10 .
There are two alternative means of force application:
1) Compression platens are connected to the force transducer and the moving cross-head. The
parallelism of these platens shall be better than 0,01 mm in the loading area and the faces of the
platens shall be perpendicular to the force application direction.
The use of platens is not recommended for compression testing of 1D and 2D materials with small
thicknesses because of buckling.
NOTE A compliant interlayer material (composed only of paper or cardboard) between the test
specimen and platens can be used for testing macroscopically inhomogeneous materials to ensure uniform
contact pressure.
When the dimensions of the test specimen are such that buckling can occur, it is recommended that
antibuckling devices are used similar to those described in ISO 14126. These devices should not
introduce parasitic stresses during loading of the test specimen.
2) Grips are used to clamp and load the test specimen. The grip design shall prevent the test specimen
from slipping and the grips shall align the test specimen axis with that of the applied force.
3
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ISO 20504:2022(E)
5.3 Strain measurement
5.3.1 General
For continuous measurement of the longitudinal deformation as a function of the applied force, either
strain gauges or a suitable extensometer may be used. Use an extensometer that meets the requirements
of at least class 1 in ISO 9513. Measurement of longitudinal deformation over a length as long as possible
within the gauge section length of the test specimen is recommended.
5.3.2 Strain gauges
Strain gauges are used for the verification of the alignment on the test specimen. They may also be used
to determine longitudinal deformation during testing. In both cases, the length of the strain gauges
shall be such that the readings are not affected by local features on the surface o
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 20504
Troisième édition
2022-12
Céramiques techniques — Propriétés
mécaniques des composites à matrice
céramiques à température ambiante
— Méthode de détermination des
propriétés en compression
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) —
Mechanical properties of ceramic composites at room temperature —
Determination of compressive properties
Numéro de référence
ISO 20504:2022(F)
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
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ISO 20504:2022(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe. 3
5 Appareillage . 3
5.1 Machine d’essai . 3
5.2 Système de mise en charge . 3
5.3 Mesurage de la déformation . 4
5.3.1 Généralités . 4
5.3.2 Jauges de déformation . 4
5.3.3 Extensométrie . 4
5.4 Système d’enregistrement des données . 5
5.5 Dispositifs de mesurage des dimensions . 5
6 Éprouvettes. 5
6.1 Généralités . 5
6.2 Compression entre plateaux . 5
6.3 Éprouvettes utilisées avec des mors . 7
7 Préparation des éprouvettes .10
7.1 Usinage et préparation . 10
7.2 Nombre d’éprouvettes . 10
8 Mode opératoire d’essai .10
8.1 Mode et vitesse d’essai. 10
8.2 Mesurage des dimensions des éprouvettes . 10
8.3 Flambage . 10
8.4 Technique de l’essai . 11
8.4.1 Montage de l’éprouvette . 11
8.4.2 Extensomètres . 11
8.4.3 Mesurages. 11
8.5 Validité de l’essai . 11
9 Calcul des résultats .12
9.1 Origine de l’éprouvette . 12
9.2 Résistance à la compression .12
9.3 Déformation à la force maximale de compression .12
9.4 Coefficient de proportionnalité ou module pseudo-élastique, module élastique .12
10 Rapport d’essai .13
Annexe A (informative) Illustration du module élastique .15
Bibliographie .17
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ISO 20504:2022(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 206, Céramiques techniques, en
collaboration avec le comité technique CEN/TC 184, Céramiques techniques avancées, du Comité
européen de normalisation (CEN) conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO et le
CEN (Accord de Vienne).
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 20504:2019), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— harmonisation et remplacement dans l’ensemble du document de la notation de 3.3 et 3.4;
— suppression du texte en double dans la définition 3.6;
— modifications rédactionnelles mineures.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
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NORME INTERNATIONALE ISO 20504:2022(F)
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques
des composites à matrice céramiques à température
ambiante — Méthode de détermination des propriétés en
compression
1 Domaine d’application
Le présent document décrit des procédures permettant de déterminer les caractéristiques en
compression des matériaux composites à matrice céramique avec renfort de fibres continues à
température ambiante. Il s’applique à tous les composites à matrice céramique avec renfort de fibres
continues, unidirectionnel (1D), bidirectionnel (2D) et tridirectionnel (xD, avec 2 < x < 3), sollicités
suivant un axe principal de renfort ou dans des conditions hors axe. Il peut également s’appliquer aux
composites à matrice de carbone avec renfort de fibres de carbone (également connus en tant que
carbone/carbone ou C/C). Deux cas de compression sont distingués: la compression entre plateaux et la
compression entre mors.
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 3611, Spécifications géométriques des produits (GPS) — Équipement de mesurage dimensionnel:
Micromètres d’extérieur — Caractéristiques de conception et caractéristiques métrologiques
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 14744, Soudage — Essais de réception des machines de soudage par faisceau d'électrons
ISO 17161, Céramiques techniques — Céramiques composites — Détermination du degré de non-alignement
lors des essais mécaniques uniaxiaux
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
section de jauge
partie de l’éprouvette où la section transversale est la plus faible et est uniforme
1
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ISO 20504:2022(F)
3.2
longueur de jauge initiale
L
o
distance initiale entre les points de référence sur l’éprouvette dans la section de jauge avant le début de
l’essai
3.3
aire initiale de la section
S
o
aire initiale de la section transversale de l’éprouvette dans la section de jauge
3.4
accourcissement
A
diminution de la longueur de jauge initiale sous une force de compression
Note 1 à l'article: L’accourcissement correspondant à la force maximale est désigné par A .
c,m
3.5
déformation en compression
ε
diminution relative de la longueur de jauge définie comme le rapport A/L
o
Note 1 à l'article: La déformation en compression correspondant à la force maximale est désignée par ε .
c,m
3.6
force de compression
F
c
force uniaxiale supportée par l’éprouvette à tout moment pendant l’essai
3.7
force maximale de compression
F
c,m
force de compression uniaxiale la plus élevée appliquée à une éprouvette lors d’un essai de compression
réalisé jusqu’à rupture
3.8
contrainte de compression
σ
force de compression supportée par l’éprouvette à tout moment au cours de l’essai, divisée par l’aire
initiale de la section, telle que σ = F /S
c o
3.9
résistance à la compression
S
c,m
contrainte de compression la plus élevée appliquée à une éprouvette lors d’un essai de compression
réalisé jusqu’à rupture
3.10
coefficient de proportionnalité
module pseudo-élastique
E
p
pente de la partie linéaire de la courbe contrainte-déformation, si elle existe
Note 1 à l'article: L’examen des courbes contrainte-déformation des composites à matrice céramique conduit à
définir les cas suivants:
— matériau présentant une zone linéaire dans la courbe contrainte-déformation.
Pour les matériaux composites à matrice céramique dont le comportement mécanique est caractérisé par une
zone linéaire, le coefficient de proportionnalité E est défini par l’Équation (1):
p
2
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ISO 20504:2022(F)
σσ−
21
E ()σσ, = (1)
p 12
εε−
21
où (ε , σ ) et (ε , σ ) caractérisent les points proches de la limite inférieure et de la limite supérieure de la partie
1 1 2 2
linéaire de la courbe contrainte-déformation (voir Annexe A, Figures A.1 et A.2):
— matériau présentant une courbe contrainte-déformation non linéaire. Dans ce cas, seuls des couples
contrainte-déformation peuvent être déterminés à des contraintes spécifiées ou des déformations spécifiées.
3.11
module élastique
E
coefficient de proportionnalité ou module pseudo-élastique, dans le cas particulier où la linéarité est
très proche de l’origine
Note 1 à l'article: Voir Figure A.2.
4 Principe
Une éprouvette de dimensions spécifiées est soumise à une charge de compression. L’essai de
compression est généralement réalisé à une vitesse constante de déplacement de la traverse de la
machine d’essai ou à une vitesse constante de déformation.
Un essai à vitesse constante d’application de la force n’est autorisé que dans le cas où le comportement
contrainte-déformation est linéaire jusqu’à la rupture.
Pour les essais où le chargement est piloté par le déplacement de la traverse, une vitesse constante est
recommandée lorsque l’essai est mené jusqu’à la rupture.
La force et l’accourcissement sont mesurés et enregistrés simultanément.
5 Appareillage
5.1 Machine d’essai
La machine doit être équipée d’un système de mesure de la force appliquée à l’éprouvette qui doit être
de classe 1 ou mieux, conformément à l’ISO 7500-1.
5.2 Système de mise en charge
Le système de mise en charge est composé de traverses mobile et fixe, de tiges de mise en charge et de
mors ou de plateaux. Des raccords peuvent également être utilisés entre les mors ou les plateaux et les
tiges de mise en charge.
Le système de mise en charge doit aligner l’axe de l’éprouvette avec la direction d’application de la
force, sans provoquer des efforts de flexion ou de torsion dans l’éprouvette. Le défaut d’alignement de
l’éprouvette doit être vérifié et documenté conformément au mode opératoire décrit dans l’ISO 17161. Le
pourcentage de déformation en flexion (PDF) maximal ne doit pas dépasser 5 % pour une déformation
−6
axiale moyenne de 500 × 10 .
Deux modes d’application de la force sont possibles:
1) des plateaux de compression sont fixés sur la cellule de force et sur la traverse mobile. L’écart de
parallélisme entre ces plateaux doit être inférieur ou égal à 0,01 mm dans la zone de mise en charge
et les plateaux doivent être perpendiculaires à la direction d’application de la force;
L’utilisation de plateaux n’est pas recommandée pour les matériaux 1D et 2D de faible épaisseur à
cause du flambage.
3
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ISO 20504:2022(F)
NOTE Pour les essais de matériaux qui ne sont pas macroscopiquement homogènes, il est possible
d’utiliser une interface souple (composée uniquement de papier ou de carton) entre l’éprouvette et les
plateaux pour assurer une pression de contact régulière.
Lorsque les dimensions de l’éprouvette sont telles que le flambage de l’éprouvette peut se produire,
il est recommandé d’utiliser des dispositifs anti-flambage similaires à ceux décrits dans l’ISO 14126.
Il convient que ces dispositifs n’introduisent pas de contraintes parasites pendant le chargement de
l’éprouvette.
2) des mors sont utilisés pour fixer et mettre en charge l’éprouvette. Leur conception doit empêcher
l’éprouvette de glisser et permettre l’alignement de l’axe de l’éprouvette avec la direction de la force
appliquée.
5.3 Mesurage de la déformation
5.3.1 Généralités
Pour le mesurage en continu de l’accourcissement en fonction de la force appliquée, il est admis d’utiliser
des jauges de déformation ou un extensomètre approprié. Utiliser un extensomètre qui satisfait au
moins aux exigences de la classe 1 de l’ISO 9513. Il est recommandé de mesurer l’accourcissement sur
une longueur aussi grande que possible dans la section de jauge de l’éprouvette.
5.3.2 Jauges de déformation
Des jauges de déformation sont utilisées pour la vérification de l’alignement de l’éprouvette.
Elles peuvent également être utilisées pour mesurer l’accourcissement de l’éprouvette. Dans les deux
cas, la longueur des jauges de déformation doit être telle que la lecture ne soit pas affectée par les
caractéristiques locales à la surface de l’éprouvette, telles que des croisements de fibres. Il faut s’assurer
que les résultats donnés par la jauge de déformation ne sont pas influencés par la préparation de la
surface et l’adhésif employé.
5.3.3 Extensométrie
5.3.3.1 Généralités
La tolérance de linéarité de l’extensomètre do
...
ISO/FDIS 20504 (ed.3):20xx:2022(E)
ISO TC 206/WG 4
Secretariat: JISC
Date: 2022-07-21
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Mechanical properties of
ceramic composites at room temperature — Determination of compressive properties
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/FDIS 20504:2022(E)
FDIS stage
ii © ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/FDIS 20504:2022(E)
© ISO 20182022
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no
part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means,
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prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or
ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
© ISO 2022 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/FDIS 20504:2022(E)
Contents
Foreword . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 3
5 Apparatus . 3
5.1 Test machine . 3
5.2 Load train . 3
5.3 Strain measurement . 4
5.3.1 General . 4
5.3.2 Strain gauges . 4
5.3.3 Extensometry . 4
5.4 Data recording system . 5
5.5 Dimension-measuring devices . 5
6 Test specimens . 5
6.1 General . 5
6.2 Compression between platens . 6
6.3 Test specimen used with grips . 7
7 Test specimen preparation . 11
7.1 Machining and preparation . 11
7.2 Number of test specimens . 11
8 Test procedure . 11
8.1 Test mode and rate . 11
8.2 Measurement of test specimen dimensions . 11
8.3 Buckling . 11
8.4 Testing technique . 12
8.4.1 Test specimen mounting . 12
8.4.2 Extensometers . 12
8.4.3 Measurements . 12
8.5 Test validity . 12
9 Calculation of results. 13
9.1 Test specimen origin . 13
9.2 Compressive strength . 13
9.3 Strain at maximum compressive force . 13
9.4 Proportionality ratio or pseudo-elastic modulus, elastic modulus . 13
10 Test report . 14
Annex A (informative) Illustration of elastic modulus . 16
Bibliography . 18
iv © ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO/FDIS 20504:2022(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of any
patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on
the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World
Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT)), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 206, Fine ceramics., in collaboration with
the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 184, Advanced
technical ceramics, in accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN
(Vienna Agreement).
This third edition cancels and replaces the firstsecond edition (ISO 20504:2019), of which has been
technically revised.it constitutes a minor revision. The main changes to the previous edition are as
follows:
— Notationnotation of 3.3 and 3.4 has been harmonized and replaced throughout the whole document;
— duplicated text removed from the definition in 3.6;
— minor editorial changes.
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.
© ISO 2022 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/FDIS 20504:2022(E)
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics)
— Mechanical properties of ceramic composites at room
temperature — Determination of compressive properties
1 Scope
This document describes procedures for determination of the compressive behaviour of ceramic matrix
composite materials with continuous fibre reinforcement at room temperature. This method applies to
all ceramic matrix composites with a continuous fibre reinforcement, uni-directional (1D), bi-directional
(2D) and tri-directional (xD, with 2 < x < 3), tested along one principal axis of reinforcement or off axis
conditions. This method also applies to carbon-fibre-reinforced carbon matrix composites (also known
as carbon/carbon or C/C). Two cases of testing are distinguished: compression between platens and
compression using grips.
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 3611, Geometrical product specifications (GPS) — Dimensional measuring equipment: Micrometers for
external measurements — Design and metrological characteristics
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 14744, Welding — Acceptance inspection of electron beam welding machines
ISO 17161, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Ceramic composites —
Determination of the degree of misalignment in uniaxial mechanical tests
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminologicalterminology 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
calibrated length
© ISO 2022 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO/FDIS 20504:2022(E)
part of the test specimen which has uniform and minimum cross-sectional area
3.2
initial gauge length
L
o
initial distance between reference points on the test specimen in the calibrated length before initiation
of the test
3.3
initial cross-sectional area
S
o
initial area of specimen cross-section in the calibration length
3.4
longitudinal deformation
A
decrease of the initial gauge length under compressive force
Note 1 to entry: The longitudinal deformation corresponding to the maximum force is denoted as A .
c,m
3.5
compressive strain
ε
relative decrease of the gauge length defined as the ratio A/L
o
Note 1 to entry: The compressive strain corresponding to the maximum force is denoted as ε .
c,m
3.6
compressive force
F
c
uniaxial force carried by the test specimen at any time during the test
uniaxial compressive force carried by the test specimen at any time during the test
3.7
maximum compressive force
F
c,m
greatest uniaxial compressive force applied to the test specimen when tested to failure
3.8
compressive stress
σ
compressive force supported by the test specimen at any time in the test divided by the initial cross-
sectional area such that σ = F /S
c o
3.9
compressive strength
S
c,m
greatest compressive stress applied to a test specimen when tested to failure
3.10
2 © ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO/FDIS 20504:2022(E)
proportionality ratio
or pseudo-elastic modulus
E
p
slope of the linear region of the stress-strain curve, if any
Note 1 to entry: Examination of the stress-strain curves for ceramic matrix composites allows definition of the
following cases:
— Material with a linear region in the stress-strain curve.
For ceramic matrix composites that have a mechanical behaviour characterised by a linear region, the
proportionality ratio E is defined using Formula (1).
p
σσ−
21
E (σσ, ) = (1)
p 12
εε−
21
where (ε , σ ) and (ε , σ ) lie near the lower and the upper limits of the linear region of the stress-strain curve (see
1 1 2 2
Annex A, Figures A.1 and A.2).
— Material with nonlinear region in the stress-strain curve. In this case only, stress-strain couples can be
determined at specified stresses or specified strains.
3.11
elastic modulus
E
proportionality ratio or pseudo-elastic modulus, in the special case where the linearity starts near the
origin
Note 1 to entry: (seeSee Figure A.2).
4 Principle
A test specimen of specified dimensions is loaded in compression. The compression test is usually
performed at a constant cross-head displacement rate or at a constant deformation rate.
Constant force rate is only allowed in the case of linear stress-strain behaviour up to failure.
For crosshead displacement tests, a constant rate is recommended when the test is conducted to failure.
The force and longitudinal deformation are measured and recorded simultaneously.
5 Apparatus
5.1 Test machine
The machine shall be equipped with a system for measuring the force applied to the test specimen that
shall conform to grade 1 or better in accordance with ISO 7500-1.
5.2 Load train
The load train is composed of movable and fixed cross-heads, the loading rods and the grips or platens.
Load train couplers may additionally be used to connect the grips or platens to the loading rods.
© ISO 2022 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO/FDIS 20504:2022(E)
The load train shall align the test specimen axis with the direction of force application without
introducing bending or torsion in the test specimen. The misalignment of the test specimen shall be
verified and documented in accordance with the procedure described in ISO 17161. The maximum
−6
percent bending strain (PBS) shall not exceed 5 % at an average axial strain of 500 × 10 .
There are two alternative means of force application.:
1) Compression platens are connected to the force transducer and the moving cross-head. The
parallelism of these platens shall be better than 0,01 mm, in the loading area and the faces of the
platens shall be perpendicular to the force application direction.
The use of platens is not recommended for compression testing of 1D and 2D materials with small
thicknesses because of buckling.
NOTE A compliant interlayer material (composed only of paper or cardboard) between the test specimen and
platens can be used for testing macroscopically inhomogeneous materials to ensure uniform contact pressure.
When the dimensions of the test specimen are such that buckling can occur, it is recommended that
antibuckling devices are used similar to those described in ISO 14126. These devices should not
introduce parasitic stresses during loading of the test specimen.
2) Grips are used to clamp and load the test specimen. The grip design shall prevent the test specimen
from slipping and the grips shall align the test specimen axis with that of the applied force.
5.3 Strain measurement
5.3.1 General
For continuous measurement of the longitudinal deformation as a function of the applied force, either
strain gauges or a suitable extensometer may be used. Use an extensometer that meets the requirements
of at least class 1 in ISO 9513. Measurement of longitudinal deformation over a length as long as possible
within the gauge section length of the test specimen is recommended.
5.3.2 Strain gauges
Strain gauges are used for the verification of the alignment on the test specimen. They may also be used
to determine longitudinal deformation during testing. In both cases, the length of the strain gauges shall
be such that the readings are not affected by local features on the surface of the specimen, such as fibre
crossovers. Care shall be taken to ensure that the strain gauge readings are not influenced by the surface
preparation and the adhesive used.
5.3.3 Extensometry
5.3.3.1 General
The linearity tolerance of the extensometer shall be less than 0,15 % of the extensometer range used.
Extensometers shall meet the requirements of at least class 1 in accordance with ISO 9513.
Types of commonly used extensometers are described in 5.3.3.2 and 5.3.3.3.
5.3.3.2 Mechanical extensometer
For a mechanical extensometer, the gauge length corresponds to the longitudinal distance between the
two locations where the extensometer contacts the test specimen. Mounting of the extensometer to the
test specimen shall prevent slippage of the extensometer at the contact points and sha
...
FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 20504
ISO/TC 206
Fine ceramics (advanced ceramics,
Secretariat: JISC
advanced technical ceramics) —
Voting begins on:
2022-08-04 Mechanical properties of ceramic
composites at room temperature
Voting terminates on:
2022-10-27
— Determination of compressive
properties
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des composites
à matrice céramiques à température ambiante — Méthode de
détermination des propriétés en compression
ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO
SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION
OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPOR TING
DOCUMENTATION.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO-
ISO/FDIS 20504:2022(E)
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN-
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
NATIONAL REGULATIONS. © ISO 2022
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/FDIS 20504:2022(E)
FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 20504
ISO/TC 206
Fine ceramics (advanced ceramics,
Secretariat: JISC
advanced technical ceramics) —
Voting begins on:
Mechanical properties of ceramic
composites at room temperature
Voting terminates on:
— Determination of compressive
properties
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des composites
à matrice céramiques à température ambiante — Méthode de
détermination des propriétés en compression
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2022
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be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on
the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below
or ISO’s member body in the country of the requester.
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO
ISO copyright office
SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION
OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPOR TING
CH-1214 Vernier, Geneva
DOCUMENTATION.
Phone: +41 22 749 01 11
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
Email: copyright@iso.org
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO
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LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
Published in Switzerland
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
ii
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NATIONAL REGULATIONS. © ISO 2022
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/FDIS 20504:2022(E)
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 3
5 Apparatus . 3
5.1 Test machine . 3
5.2 Load train . 3
5.3 Strain measurement . 4
5.3.1 General . 4
5.3.2 Strain gauges. 4
5.3.3 Extensometry . 4
5.4 Data recording system . 4
5.5 Dimensionmeasuring devices . 4
6 Test specimens . 5
6.1 General . 5
6.2 Compression between platens . . 5
6.3 Test specimen used with grips . 7
7 Test specimen preparation .10
7.1 Machining and preparation . 10
7.2 Number of test specimens . 10
8 Test procedure .10
8.1 Test mode and rate . 10
8.2 Measurement of test specimen dimensions . 10
8.3 Buckling . 10
8.4 Testing technique . 11
8.4.1 Test specimen mounting . 11
8.4.2 Extensometers. 11
8.4.3 Measurements . 11
8.5 Test validity . 11
9 Calculation of results .11
9.1 Test specimen origin . 11
9.2 Compressive strength . 12
9.3 Strain at maximum compressive force .12
9.4 Proportionality ratio or pseudo-elastic modulus, elastic modulus .12
10 Test report .13
Annex A (informative) Illustration of elastic modulus .15
Bibliography .17
iii
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---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/FDIS 20504:2022(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and nongovernmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/
iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 206, Fine ceramics, in collaboration
with the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 184, Advanced
technical ceramics, in accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN
(Vienna Agreement).
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 20504:2019), of which it constitutes a
minor revision. The changes are as follows:
— notation of 3.3 and 3.4 harmonized and replaced throughout the document;
— duplicated text removed from the definition in 3.6;
— minor editorial changes.
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.
iv
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---------------------- Page: 4 ----------------------
FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/FDIS 20504:2022(E)
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical
ceramics) — Mechanical properties of ceramic composites
at room temperature — Determination of compressive
properties
1 Scope
This document describes procedures for determination of the compressive behaviour of ceramic
matrix composite materials with continuous fibre reinforcement at room temperature. This method
applies to all ceramic matrix composites with a continuous fibre reinforcement, uni-directional (1D), bi-
directional (2D) and tridirectional (xD, with 2 < x < 3), tested along one principal axis of reinforcement
or off axis conditions. This method also applies to carbon-fibre-reinforced carbon matrix composites
(also known as carbon/carbon or C/C). Two cases of testing are distinguished: compression between
platens and compression using grips.
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 3611, Geometrical product specifications (GPS) — Dimensional measuring equipment: Micrometers for
external measurements — Design and metrological characteristics
ISO 75001, 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 14744, Welding — Acceptance inspection of electron beam welding machines
ISO 17161, Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Ceramic composites —
Determination of the degree of misalignment in uniaxial mechanical tests
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
calibrated length
part of the test specimen which has uniform and minimum crosssectional area
3.2
initial gauge length
L
o
initial distance between reference points on the test specimen in the calibrated length before initiation
of the test
1
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---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/FDIS 20504:2022(E)
3.3
initial cross-sectional area
S
o
initial area of specimen crosssection in the calibration length
3.4
longitudinal deformation
A
decrease of the initial gauge length under compressive force
Note 1 to entry: The longitudinal deformation corresponding to the maximum force is denoted as A .
c,m
3.5
compressive strain
ε
relative decrease of the gauge length defined as the ratio A/L
o
Note 1 to entry: The compressive strain corresponding to the maximum force is denoted as ε .
c,m
3.6
compressive force
F
c
uniaxial force carried by the test specimen at any time during the test
3.7
maximum compressive force
F
c,m
greatest uniaxial compressive force applied to the test specimen when tested to failure
3.8
compressive stress
σ
compressive force supported by the test specimen at any time in the test divided by the initial cross-
sectional area such that σ = F /S
c o
3.9
compressive strength
S
c,m
greatest compressive stress applied to a test specimen when tested to failure
3.10
proportionality ratio
pseudo-elastic modulus
E
p
slope of the linear region of the stress-strain curve, if any
Note 1 to entry: Examination of the stress-strain curves for ceramic matrix composites allows definition of the
following cases:
— Material with a linear region in the stressstrain curve.
For ceramic matrix composites that have a mechanical behaviour characterised by a linear region, the
proportionality ratio E is defined using Formula (1).
p
σσ−
21
E ()σσ, = (1)
p 12
εε−
21
where (ε , σ ) and (ε , σ ) lie near the lower and the upper limits of the linear region of the stressstrain curve
1 1 2 2
(see Annex A, Figures A.1 and A.2).
— Material with nonlinear region in the stress-strain curve. In this case only, stress-strain couples can be
determined at specified stresses or specified strains.
2
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ISO/FDIS 20504:2022(E)
3.11
elastic modulus
E
proportionality ratio or pseudo-elastic modulus, in the special case where the linearity starts near the
origin
Note 1 to entry: See Figure A.2.
4 Principle
A test specimen of specified dimensions is loaded in compression. The compression test is usually
performed at a constant crosshead displacement rate or at a constant deformation rate.
Constant force rate is only allowed in the case of linear stress-strain behaviour up to failure.
For crosshead displacement tests, a constant rate is recommended when the test is conducted to failure.
The force and longitudinal deformation are measured and recorded simultaneously.
5 Apparatus
5.1 Test machine
The machine shall be equipped with a system for measuring the force applied to the test specimen that
shall conform to grade 1 or better in accordance with ISO 75001.
5.2 Load train
The load train is composed of movable and fixed cross-heads, the loading rods and the grips or platens.
Load train couplers may additionally be used to connect the grips or platens to the loading rods.
The load train shall align the test specimen axis with the direction of force application without
introducing bending or torsion in the test specimen. The misalignment of the test specimen shall be
verified and documented in accordance with the procedure described in ISO 17161. The maximum
−6
percent bending strain (PBS) shall not exceed 5 % at an average axial strain of 500 × 10 .
There are two alternative means of force application:
1) Compression platens are connected to the force transducer and the moving crosshead. The
parallelism of these platens shall be better than 0,01 mm in the loading area and the faces of the
platens shall be perpendicular to the force application direction.
The use of platens is not recommended for compression testing of 1D and 2D materials with small
thicknesses because of buckling.
NOTE A compliant interlayer material (composed only of paper or cardboard) between the test
specimen and platens can be used for testing macroscopically inhomogeneous materials to ensure uniform
contact pressure.
When the dimensions of the test specimen are such that buckling can occur, it is recommended that
antibuckling devices are used similar to those described in ISO 14126. These devices should not
introduce parasitic stresses during loading of the test specimen.
2) Grips are used to clamp and load the test specimen. The grip design shall prevent the test specimen
from slipping and the grips shall align the test specimen axis with that of the applied force.
3
© ISO 2022 – All rights reserved
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ISO/FDIS 20504:2022(E)
5.3 Strain measuremen
...
PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 20504
ISO/TC 206
Céramiques techniques — Propriétés
Secrétariat: JISC
mécaniques des composites à matrice
Début de vote:
2022-08-04 céramiques à température ambiante
— Méthode de détermination des
Vote clos le:
2022-10-27
propriétés en compression
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) —
Mechanical properties of ceramic composites at room temperature —
Determination of compressive properties
TRAITEMENT PARALLÈLE ISO/CEN
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSER-
VATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT
CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMEN-
TATION EXPLICATIVE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-
Numéro de référence
MERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
ISO/FDIS 20504:2022(F)
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI-
BILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTA-
TION NATIONALE. © ISO 2022
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/FDIS 20504:2022(F)
PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 20504
ISO/TC 206
Céramiques techniques — Propriétés
Secrétariat: JISC
mécaniques des composites à matrice
Début de vote:
2022-08-04 céramiques à température ambiante
— Méthode de détermination des
Vote clos le:
2022-10-27
propriétés en compression
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) —
Mechanical properties of ceramic composites at room temperature —
Determination of compressive properties
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ii
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TION NATIONALE. © ISO 2022
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ISO/FDIS 20504:2022(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe. 3
5 Appareillage . 3
5.1 Machine d’essai . 3
5.2 Système de mise en charge . 3
5.3 Mesurage de la déformation . 4
5.3.1 Généralités . 4
5.3.2 Jauges de déformation . 4
5.3.3 Extensométrie . 4
5.4 Système d’enregistrement des données . 5
5.5 Dispositifs de mesurage des dimensions . 5
6 Éprouvettes. 5
6.1 Généralités . 5
6.2 Compression entre plateaux . 5
6.3 Éprouvettes utilisées avec des mors . 7
7 Préparation des éprouvettes .10
7.1 Usinage et préparation . 10
7.2 Nombre d’éprouvettes . 10
8 Mode opératoire d’essai .10
8.1 Mode et vitesse d’essai. 10
8.2 Mesurage des dimensions des éprouvettes . 10
8.3 Flambage . 10
8.4 Technique de l’essai . 11
8.4.1 Montage de l’éprouvette . 11
8.4.2 Extensomètres . 11
8.4.3 Mesurages. 11
8.5 Validité de l’essai . 11
9 Calcul des résultats .12
9.1 Origine de l’éprouvette . 12
9.2 Résistance à la compression .12
9.3 Déformation à la force maximale de compression .12
9.4 Coefficient de proportionnalité ou module pseudo-élastique, module élastique .12
10 Rapport d’essai .13
Annexe A (informative) Illustration du module élastique .15
Bibliographie .17
iii
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ISO/FDIS 20504:2022(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le Comité technique ISO/TC 206, Céramiques techniques, en
collaboration avec le Comité technique CEN/TC 184, Céramiques techniques avancées, du Comité
européen de normalisation (CEN), conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO et le
CEN (Accord de Vienne).
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 20504:2019), qui a fait l’objet d’une
révision mineure. Les modifications apportées sont les suivantes:
— harmonisation et remplacement dans l’ensemble du document de la notation de 3.3 et 3.4;
— suppression du texte en double dans la définition 3.6;
— modifications rédactionnelles mineures.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
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PROJET FINAL DE NORME INTERNATIONALE ISO/FDIS 20504:2022(F)
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques
des composites à matrice céramiques à température
ambiante — Méthode de détermination des propriétés en
compression
1 Domaine d’application
Le présent document décrit des procédures permettant de déterminer les caractéristiques en
compression des matériaux composites à matrice céramique avec renfort de fibres continues à
température ambiante. Il s’applique à tous les composites à matrice céramique avec renfort de fibres
continues, unidirectionnel (1D), bidirectionnel (2D) et tridirectionnel (xD, avec 2 < x < 3), sollicités
suivant un axe principal de renfort ou dans des conditions hors axe. Il peut également s’appliquer aux
composites à matrice de carbone avec renfort de fibres de carbone (également connus en tant que
carbone/carbone ou C/C). Deux cas de compression sont distingués: la compression entre plateaux et la
compression entre mors.
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 3611, Spécifications géométriques des produits (GPS) — Équipement de mesurage dimensionnel:
Micromètres d’extérieur — Caractéristiques de conception et caractéristiques métrologiques
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 14744, Soudage — Essais de réception des machines de soudage par faisceau d'électrons
ISO 17161, Céramiques techniques — Céramiques composites — Détermination du degré de non-alignement
lors des essais mécaniques uniaxiaux
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
section de jauge
partie de l’éprouvette où la section transversale est la plus faible et est uniforme
1
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ISO/FDIS 20504:2022(F)
3.2
longueur de jauge initiale
L
o
distance initiale entre les points de référence sur l’éprouvette dans la section de jauge avant le début de
l’essai
3.3
aire initiale de la section
S
o
aire initiale de la section transversale de l’éprouvette dans la section de jauge
3.4
accourcissement
A
diminution de la longueur de jauge initiale sous une force de compression
Note 1 à l'article: L’accourcissement correspondant à la force maximale est désigné par A .
c,m
3.5
déformation en compression
ε
diminution relative de la longueur de jauge définie comme le rapport A/L
o
Note 1 à l'article: La déformation en compression correspondant à la force maximale est désignée par ε .
c,m
3.6
force de compression
F
c
force uniaxiale supportée par l’éprouvette à tout moment pendant l’essai
3.7
force maximale de compression
F
c,m
force de compression uniaxiale la plus élevée appliquée à une éprouvette lors d’un essai de compression
réalisé jusqu’à rupture
3.8
contrainte de compression
σ
force de compression supportée par l’éprouvette à tout moment au cours de l’essai, divisée par l’aire
initiale de la section, telle que σ = F /S
c o
3.9
résistance à la compression
S
c,m
contrainte de compression la plus élevée appliquée à une éprouvette lors d’un essai de compression
réalisé jusqu’à rupture
3.10
coefficient de proportionnalité
module pseudo-élastique
E
p
pente de la partie linéaire de la courbe contrainte-déformation, si elle existe
Note 1 à l'article: L’examen des courbes contrainte-déformation des composites à matrice céramique conduit à
définir les cas suivants:
— matériau présentant une zone linéaire dans la courbe contrainte-déformation.
Pour les matériaux composites à matrice céramique dont le comportement mécanique est caractérisé par une
zone linéaire, le coefficient de proportionnalité E est défini par l’Équation (1):
p
2
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ISO/FDIS 20504:2022(F)
σσ−
21
E ()σσ, = (1)
p 12
εε−
21
où (ε , σ ) et (ε , σ ) caractérisent les points proches de la limite inférieure et de la limite supérieure de la partie
1 1 2 2
linéaire de la courbe contrainte-déformation (voir Annexe A, Figures A.1 et A.2):
— matériau présentant une courbe contrainte-déformation non linéaire. Dans ce cas, seuls des couples
contrainte-déformation peuvent être déterminés à des contraintes spécifiées ou des déformations spécifiées.
3.11
module élastique
E
coefficient de proportionnalité ou module pseudo-élastique, dans le cas particulier où la linéarité est
très proche de l’origine
Note 1 à l'article: Voir Figure A.2.
4 Principe
Une éprouvette de dimensions spécifiées est soumise à une charge de compression. L’essai de
compression est généralement réalisé à une vitesse constante de déplacement de la traverse de la
machine d’essai ou à une vitesse constante de déformation.
Un essai à vitesse constante d’application de la force n’est autorisé que dans le cas où le comportement
contrainte-déformation est linéaire jusqu’à la rupture.
Pour les essais où le chargement est piloté par le déplacement de la traverse, une vitesse constante est
recommandée lorsque l’essai est mené jusqu’à la rupture.
La force et l’accourcissement sont mesurés et enregistrés simultanément.
5 Appareillage
5.1 Machine d’essai
La machine doit être équipée d’un système de mesure de la force appliquée à l’éprouvette qui doit être
de classe 1 ou mieux, conformément à l’ISO 7500-1.
5.2 Système de mise en charge
Le système de mise en charge est composé de traverses mobile et fixe, de tiges de mise en charge et de
mors ou de plateaux. Des raccords peuvent également être utilisés entre les mors ou les plateaux et les
tiges de mise en charge.
Le système de mise en charge doit aligner l’axe de l’éprouvette avec la direction d’application de la
force, sans provoquer des efforts de flexion ou de torsion dans l’éprouvette. Le défaut d’alignement de
l’éprouvette doit être vérifié et documenté conformément au mode opératoire décrit dans l’ISO 17161. Le
pourcentage de déformation en flexion (PDF) maximal ne doit pas dépasser 5 % pour une déformation
−6
axiale moyenne de 500 × 10 .
Deux modes d’application de la force sont possibles:
1) des plateaux de compression sont fixés sur la cellule de force et sur la traverse mobile. L’écart de
parallélisme entre ces plateaux doit être inférieur ou égal à 0,01 mm dans la zone de mise en charge
et les plateaux doivent être perpendiculaires à la direction d’application de la force;
L’utilisation de plateaux n’est pas recommandée pour les matériaux 1D et 2D de faible épaisseur à
cause du flambage.
3
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ISO/FDIS 20504:2022(F)
NOTE Pour les essais de matériaux qui ne sont pas macroscopiquement homogènes, il est possible
d’utiliser une interface souple (composée uniquement de papier ou de carton) entre l’éprouvette et les
plateaux pour assurer une pression de contact régulière.
Lorsque les dimensions de l’éprouvette sont telles que le flambage de l’éprouvette peut se produire,
il est recommandé d’utiliser des dispositifs anti-flambage similaires à ceux décrits dans l’ISO 14126.
Il convient que ces dispositifs n’introduisent pas de contraintes parasites pendant le chargement de
l’éprouvette.
2) des mors sont utilisés pour fixer et mettre en charge l’éprouvette. Leur conception doit empêcher
l’éprouvette de glisser et permettre l’alignement de l’axe de l’éprouvette avec la direction de la force
appliquée.
5.3 Mesurage de la déformation
5.3.1 Généralités
Pour le mesurage en continu de l’accourcissement en fonction de la force appliquée, il est admis d’utiliser
des jauges de déformation
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.