1、NORME INTERNATIONALE ISO 6721-B Premire dition 1997-06-01 Plastiques - Dtermination des proprits mcaniques dynamiques - Partie 8: Vibrations longitudinale et en cisaillement - Mthode de propagation des ondes Plastics - Determination of dynamic mechanical properties - Part 8: Longitudinal and shear v
2、ibration - Wave-propagation method Numro de rfrence ISO 6721-8:1997(F) ISO 6721=8:1997(F) Avant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de IISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral co
3、nfie aux comits techniques de IISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec IISO participent galement aux travaux. LISO colla- bore troitement ave
4、c la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert lapprobation de 75 % au mo
5、ins des comits membres votants. La Norme internationale ISO 6721-8 a t labore par le comit technique ISOAC 61, Plastiques, sous-comit SC 2, Proprits mcaniques. LISO 6721 comprend les parties suivantes, prsentes sous le titre gnral Plastiques - Dtermination des propri ts mcaniques dynamiques: - Parti
6、e 1: Principes gnraux - Partie 2: Mthode au pendule de torsion - Partie 3: Vibration en flexion - Mthode en rsonance - Partie 4: Vibration en traction - Mthode hors rsonance 0 ISO 1997 Droits de reproduction rservs. Sauf prescription diffrente, aucune partie de cette publi- cation ne peut tre reprod
7、uite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun pro- cd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccord crit de lditeur. Organisation internationale de normalisation Case postale 56 l CH-121 1 Genve 20 l Suisse Internet central iso.ch x.400 c=ch; a=400ne
8、t; p=iso; o=isocs; s=central Imprim en Suisse ii ISO ISO 6721-8: 1997(F) Partie 5: Vibration en flexion - Mthode hors rsonance Partie 6: Vibration en cisaillement - Mthode hors rsonance Partie 7: Vibration en torsion - Mthode hors rsonance Partie 6: Vibrations longitudinale et en cisaillement - Mtho
9、de de propagation des ondes Partie 9: Vibration en traction - Mthode de propagation de signaux acoustiques Partie 10: Viscosit complexe en cisaillement laide dun rhomtre oscillations plateaux parallles Page blanche NORME INTERNATIONALE 60 ISO 6721-8: 1997(F) Plastiques - Dtermination des proprits mc
10、aniques dynamiques - Partie 8: Vibrations longitudinale et en cisaillement - Mthode de propagation des ondes 1 Domaine dapplication La prsente partie de la norme internationale ISO 6721 dcrit une mthode de propagation des ondes ultrasoniques qui permet de dterminer les composantes de consewation du
11、module complexe sous propagation dondes longitudinales L* et du module complexe sous propagation dondes de cisaillement G* des polymres certaines frquences discrtes gnralement situes dans la plage allant de 0,5 MHz 5 MHz. Cette mthode convient pour mesurer les proprits de matriaux dont les modules d
12、e consewation sont compris entre 0,Ol GPa et 200 GPa et dont les facteurs de perte sont infrieurs 0,l aux environs de 1 MHz. Dans le cas de matriaux prsentant une perte suprieure, des erreurs significatives apparaissent lors du mesurage de la vitesse, en raison de la distorsion de la forme de londe,
13、 et ces erreurs ne peuvent tre rduites quen appliquant des mthodes qui ne sont pas abordes dans la prsente norme. La prsente mthode permet deffectuer des mesurages sur des prouvettes de petite taille, mesurant gnralement 50 mm x 20 mm x 5 mm, ou sur certaines petites parties de feuilles ou prouvette
14、s plus grandes. Il est ainsi possible dobtenir des informations sur lhomognit ou Ianisotropie (voir 10.5) du module de lprouvette. 2 Rfrences normatives Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la rfrence qui en est faite, constituent des dispositions valables pour la prse
15、nte norme internationale. Au moment de la publication, les ditions indiques taient en vigueur. Toute norme est sujette rvision et les -parties prenantes des accords fonds sur la prsente norme internationale sont invites rechercher la possibilit dappliquer les ditions les plus rcentes des normes indi
16、ques ci-aprs. Les membres de la CEI et de IISO possdent le registre de normes internationales en vigueur un moment donn. ISO 1183: 1987, Plastiques - Mthodes pour dterminer la masse volumique et la densit relative des plastiques non alvolaires. ISO 6721-I: 1994, Plastiques - Dtermination des prorits
17、 mcaniques dynamiques - Partie 1 : Principes gnraux. 3 Dfinitions Voir :ISO 6721-1, 4. 3.1 module sous propagation longitudinale Rapport dune contrainte uniaxiale en traction ou compression, applique une prouvette, la dformation uniaxiale en rsultant, lorsque la dformation dans un plan transversal p
18、ar rapport laxe de la contrainte applique est nulle. Voir tableau 5 de IISO 67214, concernant les relations entre ce module et les autres. ISO 6721=8:.1997(F) ISO 3.2 onde acoustique longitudinale Onde acoustique dans laquelle le dplacement des particules se fait dans la direction de propagation de
19、londe. 3.3 onde acoustique transversale Onde acoustique dans laquelle le dplacement des particules se fait perpendiculairement la direction de propagation de londe. 3.4 onde dans la masse Mode de propagation dune onde acoustique dans un matriau dont les limites perpendiculaires la direction de propa
20、gation sont infiniment loignes. En pratique, ce mode est adopt dans le cas dondes dont la longueur donde est trs infrieure aux dimensions de lprouvette situes la perpendiculaire de la direction de propagation de londe. La frquence de londe acoustique est alors ultrasonique. 4 Principe On procde des
21、mesurages dune part, de la vitesse de propagation dondes acoustiques longitudinales et transversales dans une prouvette et dautre part, au mesurage de la masse volumique de cette dernire. La frquence de londe est choisie de faon ce que la longueur donde lintrieur de lprouvette soit nettement infrieu
22、re aux dimensions de cette dernire dans un plan transversal par rapport la direction de propagation des ondes. Londe se propage comme une onde dans la masse. Les modules de consen/ation sous propagation dondes longitudinales et de cisaillement sont obtenus en multipliant la masse volumique du matria
23、u et le carr des vitesses des ondes longitudinales et de cisaillement, respectivement. Dans la prsente norme internationale, deux mthodes sont dcrites pour mesurer la vitesse des ondes. Dans le cas de la mthode de limmersion, lprouvette intercepte un faisceau dondes acoustiques longitudinales, mis d
24、ans un bain liquide appropri, entre un transducteur metteur et un transducteur rcepteur. A incidence normale, les ondes longitudinales sont excites dans lprouvette. Au fur et mesure que lon augmente langle dincidence, lamplitude de londe longitudinale rfracte diminue et une onde transversale (de cis
25、aillement) rfracte est produite. Les vitesses des ondes longitudinales et transversales sont obtenues partir des diffrences mesures entre les dures de parcours des signaux selon que lprouvette se trouve ou non dans le faisceau et des connaissances relatives la vitesse du son dans le liquide. Dans le
26、 cas de la mthode o il y a contact avec les transducteurs, lprouvette est prise en sandwich entre deux transducteurs dont lun met et lautre reoit des signaux acoustiques. Pour dterminer les vitesses des ondes longitudinales et transversales, on utilise respectivement des paires de transducteurs pola
27、risations longitudinale et transversale. L encore, les vitesses des ondes sont obtenues partir des diffrences mesures entre les dures de parcours des signaux selon que lprouvette se trouve ou non dans le faisceau. 5 Dispositif dessai 5.1 Appareillage Les exigences requises de lappareillage doivent p
28、ermettre de mesurer les vitesses de propagation dondes ultrasoniques longitudinales et transversales dans une prouvette. Deux mthodes diffrentes sont dcrites dans la prsente norme internationale. 2 ISO 5.1.1 Mthode A: Mthode de limmersion ISO 6721=8:1997(F) La figure la reprsente schmatiquement un a
29、ppareillage appropri au mesurage de la vitesse par la mthode de limmersion. Deux transducteurs dultrasons sont monts coaxialement dans un bain liquide. Lun dentre eux sert dmetteur T dondes ultrasoniques longitudinales et lautre de rcepteur R. Lmetteur est actionn par des signaux lectriques de haute
30、 tension et de courte dure qui sont mis en srie par un organe moteur. Un intervalle de rcurrence des signaux denviron 1 ms est satisfaisant. Des signaux acoustiques sont mis par lmetteur travers le liquide et lprouvette et dtects par le rcepteur. Lprouvette est monte sur une table tournante place en
31、tre les transducteurs T et R de manire pouvoir faire varier langle dincidence du faisceau acoustique, la prcision de mesurage devant tre de f 0,5”. Lprouvette peut tre soustraite linfluence du faisceau. Le rcepteur est raccord lquipement lectronique qui permet de mesurer la diffrence entre les dures
32、 de parcours des signaux reus selon que lprouvette se trouve ou non dans le faisceau. Un oscilloscope dont la base de temps est talonne avec prcision et dclenche par lorgane moteur du transducteur, convient cette tin. Le rcepteur peut tre remplac par une surface rflchissante comme un bloc de mtal, p
33、lace perpendiculairement laxe de lmetteur conformment la reprsentation donne figure 1 b. Lmetteur, cette fois utilis pour dtecter le faisceau des impulsions rfractes par le liquide et lprouvette, est raccord au dispositif de mesurage des dures de parcours. NOTE 1 : Cette configuration dessai peut sa
34、vrer plus approprie si lprouvette est une feuille mince puisque la dure de parcours travers lprouvette est le double de celle obtenue en utilisant la configuration metteur - rcepteur. 5.1.2 Mthode B : Mthode o il y a contact avec les transducteurs La figure 2a reprsente une mthode de mesurage de la
35、vitesse de propagation des ondes par contact direct des deux transducteurs avec la surface de lprouvette. Pour dterminer la vitesse de propagation des ondes longitudinales, on utilise des paires de transducteurs qui mettent et reoivent des ondes acoustiques longitudinales alors que pour dterminer la
36、 vitesse de propagation des ondes transversales, on emploie des transducteurs dondes de cisaillement (transversales). II est possible de faire varier lcartement des transducteurs afin de permettre la mise en place dprouvettes dpaisseurs diffrentes, et dtablir galement un contact direct entre les deu
37、x transducteurs. Un liquide de couplage est ncessaire pour maximiser lamplitude des impulsions reues par lprouvette et le rcepteur. Le rcepteur peut tre remplac par une surface rflchissante en contact avec lprouvette, conformment la reprsentation donne figure 2b. Lmetteur, cette fois utilis pour dte
38、cter le faisceau des impulsions rfractes par lprouvette, est raccord au dispositif de mesurage des dures de parcours (voir note 1). 5.2 Transducteurs Lorsque lmetteur est mis en fonctionnement par lorgane moteur, il convient quil mette un signal court sa frquence propre, dune dure denviron trois ou
39、quatre cycles. Une forme donde approprie est reprsente figure 3. Il est possible dutiliser des signaux plus longs mais il se peut quils ne permettent pas de mesurer les vitesses de propagation des ondes par le biais dune valuation des intervalles qui sparent ceux qui ont t rflchis intrieurement par
40、les surfaces de lprouvette en raison de leur chevauchement. ISO 6721=8:1997(F) 0 ISO Dans le cas des deux configurations de la figure 2, il convient dintercaler un matriau tampon entre le dispositif de rsonance acoustique et la surface de lmetteur afin dempcher que le contact avec lprouvette, le rce
41、pteur ou le dispositif rflchissant ninflue sur les performances acoustiques de lmetteur et donc, sur la forme des signaux mis. 0 5.3 Equipement de mesurage des dures de parcours Lquipement de traitement des donnes doit permettre de mesurer lintervalle de temps qui spare la rception de deux signaux,
42、la prcision de mesurage devant tre de i: 0,5 % de lintervalle de temps. NOTE 2 : Lintervalle de temps qui spare la rception des signaux dpend de lpaisseur de lprouvette et de la vitesse de propagation des ondes travers le matriau. Pour les matriaux damortissement tels que la plupart des polymres, et
43、 lorsque lon ne peut utiliser que des prouvettes de quelques millimtres dpaisseur seulement, les intervalles de temps sont de lordre de la microseconde. Lemploi dun oscilloscope mmoire numrique haute vitesse dchantillonnage ou dun oscilloscope dont la base de temps est dclenche par lorgane moteur du
44、 transducteur par un circuit de temporisation numrique prcis, convient cette fin. 5.4 Mesurage de la temprature et contrle Voir - ISO 67214, paragraphe 5.5. NOTE 3 : Pour dterminer la vitesse de propagation des ondes au moyen des mthodes dcrites dans la prsente norme, il faut mesurer lintervalle de
45、temps qui spare la rception de deux signaux. Lorsque les signaux en question sont mis alors que lprouvette se trouve, ou non, dans le faisceau acoustique, il est important que la temprature de lappareillage nait pas vari significativement entre les deux mesurages. A titre de recommandation gnrale, i
46、l convient que toute variation de temprature soit infrieure 0,5 K dans le cas de la mthode du contact direct, et 0,2 K dans celui de la mthode de limmersion. 6 prouvettes Voir ISO 6721-1, article 6. 6.1 Forme et dimensions Les prouvettes en forme de barreau ou de plaque conviennent. Les surfaces nor
47、males la direction de propagation des ondes doivent tre lisses, planes et parallles sur une surface comparable celle des faces de lmetteur et du rcepteur. La dimension d de lprouvette dans la direction de propagation ne doit pas varier de plus de 4 0,2 % sur toute cette surface. ISO ISO 6721-8: 1997(F) Pour tre sr de mesurer la vitesse de propagation des ondes dans la masse (voir 44, les dimensions perpendiculaires la direction de propagation des ondes doivent tre suprieures 3 x la longueur donde du signal longitudinal qui traverse lprouvette. La lon
