ISO/R 1099:1969
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Ref. NO. : ISO/R 1099-1969 (E)
LJDC 669.14 : 620.178.3
IS0
IN TERN AT1 ON A L ORGAN I ZATl O N FOR STANDARD IZATl O N
IS0 RECOMMENDATION
R 1099
AXIAL LOAD FATIGUE TESTING
1st EDITION
July 1969
COPYRIGHT RESERVED
The copyright of IS3 Recommendations and IS0 Standards
belongs to IS0 Member Bodies. Reproduction of these
documents, in any country, may be authorized therefore only
by the national standards organization of that country, being
a member of ISO.
For each individual country the only valid standard is the national standard of that co&try.
Printed in Switzerland
Also issued in French and Russian. Copies to be obtained through the national standards organizations.
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BRIEF HISTORY
The IS0 Recommendation R 1099, Axial loud furigue resting, was drawn up by Technical Committee ISO/TC 17,
Sreel, the Secretariat of which is held by the British Standards Institution (BSI).
Work on this question led to the adoption of a Draft IS0 Recommendation.
In June 1968, this Draft IS0 Recommendation (No. 135 I) was circulated to all the IS0 Member Bodies for
,I
enquiry. It was approved, subject to a few modifications of an editorial nature, by the following Member Bodies :
L
Australia lndia Romania
Brazil Israel South Africa, Rep. of
Canada Italy
Spain
Colombia Japan Switzerland
Czechoslovakia Korea, Rep. of Thailand
Denmark Netherlands Turkey
Finland Norway United Kingdom
Germany Peru U.S.A.
Hungary Poland
U.S S.R.
Four Member Bodies opposed the approval of the Draft :
Belgium
France
New Zealand
Sweden
The Draft IS0 Recommendation was then submitted by correspondence to the IS0 Council, which decided,
in July 1969, to accept it as an IS0 RECOMMENDATION.
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-,
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ISO/R 1099-1969 (E)
IS0 Recommendation R 1099 July 1969
AXIAL LOAD FATIGUE TESTING
1. SCOPE
This IS0 Recommendation gives the conditions for carrying out axial load fatigue tests on test pieces
without deliberately introduced stress concentrations. The tests are carried out at room temperature, in
air, the loading applied to the test piece being along the longitudinal axis passing through the centroid
of each cross-section.
Whilst the form, preparation and testing of test pieces of circular and rectangular cross-section are described,
component testing and other specialised forms of test are not included in this IS0 Recommendation. Tests
on very thin test pieces of rectangular cross-section are not covered by this IS0 Recommendation.
Results of fatigue tests may be affected by atmospheric conditions, and where controlled conditions are
required, clause 2.1 of IS0 Recommendation R 554, Standard atmospheres for conditioning andlor testing
Standard reference atmosphere - Specifications, applies.
2. OBJECT OF TEST
Tests are made to determine fatigue properties such as the S/N curve described in IS0 Recommendation
R 373, General principles for fatigue testing of metals.
3. PRINCIPLE OF TEST
Nominally identical test pieces are mounted in an axial load type fatigue testing machine and subjected
to the required loading conditions, which introduce any one of the types of cyclic stress illustrated in
Figure 3 in IS0 Recommendation R 373. The test is continued until the test piece fails or until a pre-determi-
ned number of stress cycles has been exceeded. (See section 10.)
NOTE. - For definitions of failure see IS0 Recommendation R 373.
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ISO/R 1099-1969 (E)
4. SYMBOLS AND DEFINITIONS
In this IS0 Recommendation the following symbols (see Figures 1 and 2) are used :
Diameter of the gripped ends of the test piece if plain, or overall diameter of the threaded
D
ends
d Diameter of the test piece where the stress is a maximum
LC Parallel length
Y Radius* at the ends of the test section which starts the transition from the test diameter
d or test width b to the diameter D or width B of the gripped ends; or the continuous
radius between the gripped ends of the test piece
a Thickness of test section of test pieces of rectangular cross-section
b Width of test pieces of rectangular cross-section where the stress is a maximum
B Width of test pieces of rectangular cross-section at the gripped ends
Further symbols and defuiitions relating to fatigue testing are given in IS0 Recommendation R 373.
r >5d
I hl
FIG. lb
FIG. 1 - Test pieces of circular cross-section
FIG. 2a
FIG. 2b
FIG. 2 - Test pieces of rectangular crm9ection
This curve need not be a true arc of a circle over the whole of the distance between the end of the test section and the start of
the enlarged end for test pieces of the types shown in Figures la and 2a.
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Im/R 1099-1969
5. SHAPE AND SIZE OF TEST PIECE
5.1 Form of test piece
The test piece may be of
circular cross-section, with tangentially blending fillets between the test section and the ends
(U)
(Fig. la), or with a continuous radius between the ends (Fig. lb);
rectangular cross-section of uniform thickness over the test section with tangentially blending
(b)
fdets* between the test section and the gripped ends (Fig. 2a), or with a continuous radius
between the ends (Fig. 2b).
The ends of the test piece should be of a form to suit the type of machine used and the material being
tested.
The gripped ends of the test piece should be symmetrical about the axis or axes of the reduced test
section. With certain types of axialload fatigue testing machines, it is important that the ends of the
test pieces should be machined truly square to the axis or axes of the test section.
For either form of test piece where the test section is formed by a continuous radius, this radius should
be not less than 5d or 5b.
The type of test piece employed will depend on the information required from the test and the form
in which the material is available. If basic fatigue properties of a material are to be determined, it is
preferable, where practicable, to use test pieces of circular cross-section. For materials in round bar
form, test pieces of circular cross-section are an obvious choice. Test pieces of rectangular cross-section
are always used for testing materials in the form of sheet or thin plate. For production material in large
sections, e.g. forgings, either form of test piece may be employed, but it should be noted that the form
of the cross-section of the test piece may affect the value of the results obtained from the test.
5.2 Dimensions of test pieces
Ali the test pieces employed for a fatigue determination should have the same nominal dimensions.
When fundamental characteristics of a metal from a fatigue point of view are required, the following
dimensions and tolerances apply :
(U) Circulm cross-section. The nominal value of the diameter d, where the stress is at a maximum,
should be between 6 mm (0.25 in) and 12.5 mm (0.5 in). Where possible, the tolerance on shape
of the cylindrical portion should be paraiiel within 0.02 mm (0.001 in).
In the case of test pieces taken from very short samples, a diameter of less than 6 mm may be
used to obtain a standard test piece.
For the purpose of calculating the load to be applied to obtain the required stress, the actual
minimum diameter of each test piece should be measured to an accuracy of 0.01 mm (0.0005 in).
Care should be taken during the measurement of the test piece prior to testing that the surface is
not damaged.
NOTE. - In tests where the stress cycle runs into compression the ratio LJd should not be greater than 4. It
may be necessary to reduce this ratio considerably, to avoid high stresses due to buckiing.
With te& pieces of rectangular croaa-aection, it may be required to reduce the test section in both width and thickness. If thh is
necessary, then blending fillets will be required in both the width and thickness directions.
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...
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ISO/R 1099-1%9 (E)
Rectangular cross-section. Nominal values of the thickness, a, and the width, 6, should be such
(b)
that the area of the cross-section where the stress is at a maximum is between 32.2 mm2 (0.05 in2)
and 645 mm2 (1 .O in2). Where possible, the shape of the rectangular section should be parallel
within 0.02 mm (0.001 in).
For the purpose of calculating the load to be applied to obtain the required stress, the cross-sec-
tional area should be calculated from measurement of the appropriate dimensions with a tolerance
of not more than f 0.5 in each dimension. Care should be taken during the measurement of the
test piece prior to testing that the surface is not damaged.
NOTES
1. A larger range of cross-sectional area is permitted for test pieces of rectangular cross-section than for test
pieces of circular cross-section, as the rectangular form is frequently used for obtaining data on sheet and
plate of widely varying thicknesses.
2. The tolerance on the measurement permitted for test pieces of rectangular cross-section takes into account
the possibility that such test pieces may be tested with their surfaces in the “as received” condition.
3. In tests where the stress cycle runs into compression the ratio L,/b should not be greater than 4. it may be
necessary to reduce this ratio considerably to avoid high stresses due to buckling. it may be necessary. also,
to consider the ratio of the thickness to the width in relation to buckling stresses.
6. PREPARATION OF TEST PIECE
6.1 Method of machining
It is necessary to ensure that any cutting (e.g. contour profiling by flame cutting) or machining operation
required, either to rough the test piece out from the blank or to machine it to size, does not alter the
metallurgical structure or properties of the test piece. All cuts taken in machining should be such as to
minimize work-hardening of the surface of the test piece. Grinding may
...
Réf. NO : 1SO/R 1099-1969 (F
CDU 669.14 : 620.178.3
IS0
ORGAN I SAT I ON I N T E R N AT I O N A LE DE NORM A LlSATl O N
RECOMMANDATION IS0
R I099
ESSAIS DE FATIGUE PAR CHARGE AXIALE
ibre EDITION
Juillet 1969
REPRODUCTION INTERDITE
Le droit de reproduction des Recommandations IS0 et des Normes
IS0 est la propriété des Cornies Membres de I’ISO. En CO&-
quence, dans chaque pays, la reproduction de ces documents ne
peut être autorisée que par l’organisation nationale de normali-
sation de ce pays, membre de I’ISO.
Seules les normes nationales sont valables dans leurs pays respectifs.
Imprimé en Suisse
Ce document est égaiement édité en anglais et en russe. I1 peut être obtenu auprès des organisations
nationales de normalisation.
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HISTORIQUE
La Recommandation ISO/R 1099, Essais de fatigue par charge axiale, a été élaborée par le Comité Technique
ISO/TC 17,Acier, dont le Secrétariat est assuré par la British Standards Institution (BSI).
Les travaux relatifs à cette question aboutirent à l’adoption d’un Projet de Recommandation ISO.
En juin 1968, ce Projet de Recommandation IS0 (NO 1351) fut soumis à l’enquête de tous les Comités
/
Membres de IWO. I1 fut approuvé, sous réserve de quelques modifications d’ordre rédactionnel, par les Comités
L
Membres suivants :
Afrique du Sud, Rép. d’ Finlande Pologne
Allemagne Hongrie Roumanie
Australie Inde Royaume-Uni
Brésil Israël
Suisse
Canada
Italie Tchécoslovaquie
Colombie Japon
Thaïlande
Corée, Rép. de Norvège Turquie
Danemark Pays-Bas
U.R.S.S.
Espagne Pérou
U.S.A.
Quatre Comités Membres se déclarèrent opposés à l’approbation du Projet :
Belgique
France
Nouvelle-Zélande
Suède
Le Projet de Recommandation IS0 fut dors soumis par correspondance au Conseil de 1’ISO qui décida, en
+
juillet 1969, de l’accepter comme RECOMMANDATION ISO.
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ISO/R 1099-1%9 (F)
Recommandation IS0 R 1099 Juillet 1969
ESSAIS DE FATIGUE PAR CHARGE AXIALE
1. OBJET
La présente Recommandation IS0 contient les conditions d’exécution des essais de fatigue sous charge axiale
sur des éprouvettes, sans introduction délibérée des concentrations de contrainte. Les essais sont conduits à
température ambiante dans l’air. la charge étant appliquée à l’éprouvette suivant l’axe longitudinal passant par
le centre géométrique de chaque section transversale.
La présente Recommandation IS0 décrit la forme, la préparation et les essais seulement pour les éprouvettes
de section transversale circulaire et rectangulaire; les essais sur pièces et les autres formes spéciales d’essais ne
sont pas compris dans la présente Recommandation ISO. Les essais sur des éprouvettes à section rectangulaire
très mince ne sont pas couverts par la présente Recommandation ISO.
Les résultats d’essais de fatigue peuvent être affectés par les conditions atmosphériques et, lorsque des conditions
contrôlées sont requises, il convient d’appliquer le paragraphe 2.1 de la Recommandation ISO/R 554, Atmos-
phères normales de conditionnement etfou d’essai - Atmosphère nonnale de référence - Spécifcations.
2. BUT DE L’ESSAI
Les essais ont pour but de déterminer les caractéristiques à la fatigue, telles que la courbe S/N décrite dans la
Recommandation ISO/R 373, Principes généraux de l’essai de fatigue des métaux.
3. PRINCIPE DE L’ESSAI
Des éprouvettes nominalement identiques sont montées dans une machine d’essai de fatigue à charge axiale et
soumises aux conditions de charge requises, qui introduisent l’un quelconque des types de contraintes cycliques,
représentés à la Figure 3 dans la Recommandation ISO/R 373. L‘essai sera poursuivi jusqu’à la rupture de l’éprou-
vette (fin d’essai) ou jusqu’à ce qu’un nombre prédétedé de cycles de contrainte ait été dépassé. (voir chapitre
10.)
NOTE. - Pour la définition de l’expression “fui d’essai’’, voir la Recommandation ISO/R 373.
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ISO/R 1099-1969 (F)
4. SYMBOLES ET DÉFINITIONS
Les symboles suivants (voir Figures 1 et 2) sont utilisés dans la présente Recommandation IS0 :
Symboles üéfiitions
Diamètre des têtes de l’éprouvette, si elles sont lisses, ou diamètre extérieur, si elles sont
D
fietées
Diamètre de l’éprouvette à l’endroit du maximum de contrainte
d
Longueur de la partie parallèle
LC
r Rayon* au début du raccordement entre le diamètre d ou la largeur b de la partie soumise
à l’essai, et le diamètre D ou la IargeurB des têtes de l’éprouvette ou rayon de l’arc continu
entre les deux têtes de l’éprouvette
a Epaisseur de la partie soumise à l’essai d’éprouvettes à section rectangulaire
b Largeur à l’endroit du maximum de contrainte d’éprouvettes à section rectangulaire
B Largeur des têtes d’éprouvettes à section rectangulaire
D’autres symboles et définitions concernant les essais de fatigue sont donnés dans la Recommandation iSO/R 373.
FIG. la
r >5d
I %I
FIG. lb
FIG. 1 - Eprouvettes a section circulaire
FIG. 2 - Eprouvettes à section recîangulaire
Ce raccordement peut ne pas être exactement un arc de cercle sur toute sa distance entre l’extrémité de la partie soumise à l’essai
et le commencement de l’extrémité élargie dans les éprouvettes des types représentés aux Figures la et 2a.
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ISO/R 1099-1%9 (F)
5. FORME ET DIMENSIONS DE L‘kPROUVETTE
5.1 Forme de l’éprouvette
L’éprouvette peut être à
section circulaire avec des congés se raccordant tangentiellement entre la partie soumise à l’essai
a)
et les extrémités (Fig. la), ou avec un arc de cercle de rayon continu entre les extrémités (Fig. lb);
section rectangulaire d’épaisseur uniforme sur toute la partie soumise à l’essai avec des congés se
b)
raccordant tangentiellement* entre la partie soumise à l’essai et les têtes de l’éprouvette (Fig. 2a)
ou avec un arc de cercle de rayon continu entre les extrémités (Fig. 2b).
Les extrémités de l’éprouvette doivent être d’une forme convenant au type de machine utilisé et au
métal à essayer.
C
Les extrémités fxées de l’éprouvette doivent être symétriques par rapport à l’axe ou aux axes de la
partie réduite, soumise à l’essai. Pour certains types de machines d’essai de fatigue, à charge axiale, il
importe que les extrémités des éprouvettes soient usinées exactement d’équerre par rapport à l’axe ou
aux axes de la partie de l’éprouvette soumise à l’essai.
Quelle que soit la forme de l’éprouvette, si la partie soumise à l’essai est formée par un arc de cercle de
rayon continu, ce rayon ne doit pas être inférieur à 5 d ou 5 b.
Le type de l’éprouvette utilisé dépendra des renseignements que l’on désire obtenir par l’essai de fatigue
et de la forme sous laquelle le métal est disponible. S’il s’agit de déterminer les caractéristiques fonda-
mentales d’un métal au point de vue fatiguejl est préférable, dans la mesure du possible, d’utiliser des
éprouvettes à section circulaire. Pour des produits sous forme de barres rondes, l’emploi d’éprouvettes
circulaires s’impose évidemment. Les éprouvettes à section rectangulaire sont toujours employées pour
les essais des tôles ou des plaques minces. Pour des produits de grande épaisseur, comme par exemple
des pièces forgées, on peut utiliser l’une ou l’autre forme d’éprouvette, mais il convient de noter que la
forme de la section de l’éprouvette peut affecter la valeur des résultats obtenus par l’essai de fatigue.
5.2 Dimensions des éprouvettes
Toutes les Cprouvettes utilisées pour une détermination de fatigue doivent avoir les mêmes dimensions
nominales.
Lorsqu’il faut déterminer les caractéristiques fondamentales d’un métal au point de vue fatigue, les
dimensions et les tolérances ci-après sont applicables :
a) Section circulaire. La valeur nominale du diamètre d, à l’endroit du maximum de contrainte,
doit être comprise entre 6 mm (0,25 in) et 12,5 mm (0,s in). Si possible, la tolérance de forme
de la partie cylindrique de l’éprouvette soumise à l’essai ne doit pas être supérieure à 0,02 mm
(0,001 in).
Dans le cas d’éprouvettes à prélever sur pièces courtes, on pourra être amené, pour obtenir une
éprouvette normale. à adopter un diamètre inférieur à 6 mm.
Pour le calcul de la charge à appliquer pour obtenir la contrainte requise, le diamètre effectif
minimum de chaque éprouvette doit être mesuré avec une précision de 0,Ol mm (0,0005 in).
Lors de la mesure de l’éprouvette, effectuée avant de procéder à l’essai, il convient de vérifier
que la surface n’est pas endommagée.
NOTE. ~ Dans les essais pour lesquels le cycle de contrainte entre dans la zone de compression, le rapport
Lc/d ne doit pas être supérieur à 4. II peut s’avérer nécessaire de réduire considérablement ce rapport pour
éviter des contraintes élevées dues au flambage.
Dans le cas d’éprouvettes a section rectangulaire, il peut être nécessaire de réduire la section d’essai, tant dans le sens de la largeur,
de l’épaisseur. Si cela est nécessaire, il convient de prévoir des congés à raccordement tangentiel, tant dans le sens
que dans le Sens
de la largeur, que dans celui de l’épaisseur.
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ISO/R 1099-1969 (F)
Section transversale rectangulaire. Les valeurs nominales de l’épaisseur a et de la largeur b doivent
b)
être telles que l’aire de la section transversale, à l’endroit du maximum de contrainte, soit comprise
entre 32,2 mm2 (0,05 in’) et 645 mm2 (1 ,O in2). Si possible, la tolérance de forme de la partie
prismatique ne sera pas supérieure à 0,02 mm (0,001 in).
Pour le calcul de la charge à appliquer pour obtenir la contrainte requise. la section transversale
doit être calculée en partant de la mesure des dimensions correspondantes, faite avec une tolérance
pour chaque dimension. Lors de la mesure de l’éprouvette, effectuée avant
ne dépassant pas k 0,5
de procéder à l’essai, il convient de vérifier que la surface n’est pas endommagée.
NOTES
1. La section transversale autorisée pour les éprouvettes à section rectangulaire varie dans de plus larges limites
que pour celies à section circulaire, parce que la forme rectangulaire est souvent utilisée pour obtenir des
renseignements sur des tôles et des plaques d’épaisseur très variable.
2. La tolérance de mesure admise pour les éprouvettes à section rectangulaire tient compte du fait que ces éprou-
vettes peuvent être essayées avec leur surface “à l’état de livraison”.
3. Dans les essais pour lesquels le cycle de contrainte entre dans la zone de compression, le rapport L,/d ne doit
pas être supérieur à 4. I1 peut s’avérer nécessaire de réduire considérablement ce rapport pour éviter des con-
traintes élevées dues au flambage. I1 peut également être nécessaire de tenir compte du rapport largeur/épais-
seur, compte tenu des contraintes de flambage.
6. PRÉPARATION DE L’ÉPROUVETTE
6.1 Méthode d’usinage
I1 est nécessaire de s’assurer que toute opération de coupe (telle que le découpage à la flamme) ou
d’usinage, soit pour dégrossir l’éprouvette à partir de l’ébauche, soit pour l’usiner à la dimension,
n’altère pas la structure métallurgique ou les caractéristiques de l’éprouvette. Toutes les passes d’usi-
nage doivent être faites de façon à réduire au minimum l’écrouissage de la surface de l’éprouvette. La
rectification peut être utilisée, notamment pour la fintion d’éprouvettes en acier relativement dur,
mais une quantité suffisant
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.