ISO 13314-2011 Mechanical testing of metals - Ductility testing - Compression test for porous and cellular metals《金属的机械试验 延展性试验 多孔状和蜂窝状金属的压缩试验》.pdf

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1、 Numro de rfrence ISO 13314:2011(F) ISO 2011NORME INTERNATIONALE ISO 13314 Premire dition 2011-12-15 Essais mcaniques des mtaux Essais de ductilit Essai de compression des mtaux poreux et cellulaires Mechanical testing of metals Ductility testing Compression test for porous and cellular metals ISO 1

2、3314:2011(F) DOCUMENT PROTG PAR COPYRIGHT ISO 2011 Droits de reproduction rservs. Sauf prescription diffrente, aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, s

3、ans laccord crit de lISO ladresse ci-aprs ou du comit membre de lISO dans le pays du demandeur. ISO copyright office Case postale 56 CH-1211 Geneva 20 Tel. + 41 22 749 01 11 Fax + 41 22 749 09 47 E-mail copyrightiso.org Web www.iso.org Publi en Suisse ii ISO 2011 Tous droits rservsISO 13314:2011(F)

4、ISO 2011 Tous droits rservs iiiSommaire Page Avant-propos . iv Introduction . v 1 Domaine dapplication 1 2 Rfrences normatives . 1 3 Termes et dfinitions 1 4 Principe 4 5 Appareillage . 4 6 prouvette 4 6.1 Gomtrie . 4 6.2 Nombre dprouvettes 5 6.3 chantillonnage des prouvettes 5 7 Mode opratoire dess

5、ai . 5 7.1 Temprature dessai 5 7.2 Mesure des dimensions initiales de lprouvette . 6 7.3 Vitesse dessai . 6 7.4 Conduite gnrale de lessai 6 7.5 Essai prliminaire et essai de dchargement 6 7.6 Point zro pour la dformation de compression . 6 7.7 nergie absorbe et taux dnergie absorbe 6 8 Rapport dessa

6、i 7 8.1 Informations gnrales . 7 8.2 Informations facultatives 8 ISO 13314:2011(F) iv ISO 2011 Tous droits rservsAvant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internat

7、ionales est en gnral confie aux comits techniques de lISO. 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 lISO participent galement aux travaux. LISO col

8、labore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les Normes internationales sont rdiges conformment aux rgles donnes dans les Directives ISO/CEI, Partie 2. La tche principale des comits techniques est dlaborer les Normes i

9、nternationales. 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 moins des comits membres votants. Lattention est appele sur le fait que certains des lments

10、du prsent document peuvent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne pas avoir identifi de tels droits de proprit et averti de leur existence. LISO 13314 a t labore par le comit technique ISO/TC 164, Essais mcaniques des

11、 mtaux, sous-comit SC 2, Essais de ductilit. ISO 13314:2011(F) ISO 2011 Tous droits rservs vIntroduction Les mtaux poreux et cellulaires prsentent des caractristiques attrayantes du fait de leur morphologie cellulaire unique. Lorsquils sont utiliss comme lments absorbeurs dnergie en cas daccident da

12、ns les automobiles, les caractristiques de compression sont ncessaires des fins de conception industrielle. Cependant, le comportement en dformation des matriaux poreux et des mousses mtalliques est compltement diffrent de celui des mtaux massifs conventionnels. Les mthodes dessai pour les matriaux

13、mtalliques conventionnels ne conviennent pas pour les matriaux poreux et les mousses mtalliques. La normalisation dune mthode dessai pour les matriaux poreux et les mousses mtalliques est ncessaire. NORME INTERNATIONALE ISO 13314:2011(F) ISO 2011 Tous droits rservs 1Essais mcaniques des mtaux Essais

14、 de ductilit Essai de compression des mtaux poreux et cellulaires 1 Domaine dapplication La prsente Norme internationale spcifie une mthode dessai pour les caractristiques de compression des mtaux poreux et cellulaires prsentant une porosit de 50 % ou plus. Les essais de compression peuvent tre rali

15、ss la temprature ambiante dans des conditions de vitesse de dformation quasi-statique. 2 Rfrences normatives Les documents de rfrence suivants sont indispensables pour lapplication du prsent document. Pour les rfrences dates, seule ldition cite sapplique. Pour les rfrences non dates, la dernire diti

16、on du document de rfrence sapplique (y compris les ventuels amendements). ISO 7500-1, Matriaux mtalliques Vrification des machines pour essais statiques uniaxiaux Partie 1: Machines dessai de traction/compression Vrification et talonnage du systme de mesure de force ISO 9513, Matriaux mtalliques tal

17、onnage des extensomtres utiliss lors dessais uniaxiaux 3 Termes et dfinitions Pour les besoins du prsent document, les termes et dfinitions suivants sappliquent. 3.1 contrainte de compression force de compression divise par laire initiale de la section transversale perpendiculairement la direction d

18、e chargement NOTE La contrainte de compression est exprime en newtons par millimtre carr. 3.2 dformation de compression e dplacement global en compression divis par la hauteur initiale (longueur de base) de lprouvette NOTE La dformation de compression est exprime sous forme dun pourcentage. 3.3 cont

19、rainte de compression au premier maximum contrainte de compression correspondant au premier maximum local de la courbe contrainte-dformation Voir Figure 1. NOTE Elle ne peut pas tre dtermine en labsence de maximum local. ISO 13314:2011(F) 2 ISO 2011 Tous droits rservs3.4 contrainte du plateau plmoye

20、nne arithmtique des contraintes correspondant aux dformations de compression, prises par incrments de 0,1 % ou plus petits, entre 20 % et 30 % ou entre 20 % et 40 % Voir Figure 1. NOTE Elle varie en fonction de la dformation la fin du plateau. 3.5 fin du plateau point dans la courbe contrainte-dform

21、ation pour lequel la contrainte est 1,3 fois la contrainte du plateau Voir Figure 1. NOTE Si ce point ne reprsente pas de manire adquate la fin du plateau, une autre contrainte qui correspond la forme de la courbe peut tre choisie (voir 7.4). 3.6 nergie absorbe W aire sous la courbe contrainte-dform

22、ation jusqu une dformation de 50 % ou jusqu la dformation de fin du plateau (e ple ) NOTE Lnergie absorbe jusqu dautres valeurs peut galement tre dtermine (voir 7.7). 3.7 taux dnergie absorbe W energie absorbe divise par le produit de la contrainte maximale de compression observe dans lintervalle de

23、 dformation par ltendue de lintervalle de dformation 3.8 gradient quasi-lastique pente de la droite dtermine dans la zone de dformation linaire au dbut de la courbe contrainte de compression-dformation NOTE Le gradient nest pas un module pour le matriau (voir Figure 1). Le gradient quasi-lastique es

24、t mesur de manire facultative et il est utilis pour dterminer le point zro pour la dformation de compression voir Figure 2 a). 3.9 contrainte de compression dallongement plastique spcifi contrainte de compression pour une dformation plastique de compression de 0,2 %, sauf spcification ou enregistrem

25、ent diffrent NOTE La dformation plastique est dtermine au moyen du gradient quasi-lastique Figure 2 a). La limite 0,2 % dallongement plastique en compression est mesure de manire facultative et elle peut tre utilise comme une alternative la contrainte apparente de compression. 3.10 gradient lastique

26、 pente de la droite lastique dtermine par chargement lastique et dchargement entre les contraintes 70et 20NOTE 1 70et 20correspondent respectivement 70 % et 20 % de la contrainte au niveau du plateau, pl.NOTE 2 La droite lastique est la scante obtenue partir de la boucle dhystrsis qui se produit lor

27、s du dchargement et du chargement conscutif (voir Figure 1). Le gradient lastique reprsente une rigidit, fonction de la ISO 13314:2011(F) ISO 2011 Tous droits rservs 3porosit, pas un module du matriau, et il change gnralement pendant la compression. Le gradient lastique est mesur de manire facultati

28、ve et il est utilis pour dterminer le point zro pour la dformation de compression voir Figure 2 b). 2 1 e e e e e 3 (%) e ple e= 40= 30 = 20 ( = 0) = 0 ou 20 70 pl 130Lgende 1 gradient quasi-lastique 2 gradient lastique 3 premier maximum de la contrainte de compression Figure 1 Courbe contrainte-dfo

29、rmation pour dterminer les valeurs caractristiques partir des essais de compression des mtaux poreux et cellulaires 1 2 ee (%) e = 0,2 = 0 1 2 e e 20 70 (%) e = 1 = 0Lgende 1 gradient quasi-lastique 2 contrainte de compression dallongement plastique spcifi Lgende 1 gradient lastique 2 contrainte con

30、ventionnelle de compression a) Gradient quasi-lastique et contrainte de compression dallongement plastique spcifi b) Gradient lastique et contrainte conventionnelle de compression Figure 2 Courbe contrainte-dformation pour dterminer les valeurs caractristiques facultatives partir des essais de compr

31、ession des mtaux poreux et cellulaires ISO 13314:2011(F) 4 ISO 2011 Tous droits rservs3.11 contrainte conventionnelle de compression contrainte de compression pour une dformation plastique de compression de 1,0 %, sauf spcification ou entregistrement diffrent NOTE La dformation plastique est dtermin

32、e en utilisant le gradient lastique voir Figure 2 b). La limite conventionnelle en compression est mesure de manire facultative et elle peut tre utilise comme une alternative pour la limite apparente de compression. 4 Principe Le prsent essai est une mthode pour valuer les caractristiques de compres

33、sion des mtaux poreux et cellulaires. Lessai de compression est ralis au moyen dune machine dessai de compression avec une vitesse constante de dplacement des mchoires. La contrainte de compression, , et la dformation de compression, e, sont mesures respectivement partir de la force applique, F, et

34、du dplacement de lprouvette de compression. 5 Appareillage 5.1 Machine dessai, conforme lISO 7500-1. La machine doit permettre de raliser un essai vitesse constante de dplacement des mchoires. Sauf accord diffrent entre les parties, une machine de classe 1 doit tre utilise pour cet essai. 5.2 Dispos

35、itif dappui, consistant en une paire de plaques dappui parallles et polies, utilis pour appliquer la force de compression lprouvette. La gomtrie des plaques dappui doit tre telle que les centres des plaques dappui suprieure et infrieure puissent tre aligns avec laxe central du bti de la machine. Des

36、 plaques dappui planes, meules, fini miroir avec une duret minimale dau moins 60 HRC doivent tre utilises. Un lubrifiant peut tre appliqu sur les surfaces dappui. 5.3 Dispositif de mesure de la dformation de compression, consistant en un extensomtre, ou moyen permettant de calculer la dformation par

37、tir du dplacement mesur entre les deux plaques dappui parallles. Pour la mesure du gradient lastique et de la contrainte conventionnelle de compression, un extensomtre mont sur les plaques dappui ou directement sur lchantillon doit tre utilis pour mesurer la dformation de compression. De manire alte

38、rnative, la mesure peut tre ralise au moyen dun extensomtre optique. Dans la gamme concerne, lexactitude de lextensomtre doit, titre dexigence minimale, correspondre la classe 1 conformment lISO 9513. 6 prouvette 6.1 Gomtrie Des prouvettes cylindriques (recommandes) ou de section transversale rectan

39、gulaire doivent tre utilises pour lessai de compression (voir Figure 3). Toutes les dimensions de lprouvette (W 0 et D 0 la Figure 3) doivent tre gales au moins 10 fois la taille moyenne des pores, d a , et ne doivent pas tre infrieures 10 mm, avec un rapport longueur sur diamtre de lprouvette (H 0

40、/D 0 ) ou un rapport longueur sur largeur, H 0 /W 0 , compris entre 1 et 2. La gomtrie de lprouvette doit tre enregistre dans le rapport dessai. La taille moyenne des pores (cest-dire le diamtre dans le cas de porosits sphriques, et les dimensions axiale et transversale dans le cas de porosits non s

41、phriques) doit tre mesure dans la coupe dune section et enregistre dans le rapport dessai. Le type de porosit (ouverte ou ferme) doit galement tre enregistr. La rpartition des tailles de pores doit tre vrifie si ncessaire dans le cas de mousses mtalliques pores ferms par coupe. La taille moyenne des

42、 pores doit tre mesure dans la section dcoupe. ISO 13314:2011(F) ISO 2011 Tous droits rservs 56.2 Nombre dprouvettes Le nombre dprouvettes ne doit pas tre infrieur trois et un minimum de cinq est recommand. En outre, pour la mesure facultative du gradient lastique, une prouvette destine un essai prl

43、iminaire, pour une estimation initiale de la contrainte du plateau, est requise. 6.3 chantillonnage des prouvettes Les prouvettes doivent tre chantillonnes par dcoupe, perage, tournage, lectrorosion, etc. partir de la structure du matriau essayer. En aucune circonstance les caractristiques du matria

44、u ne doivent tre affectes par la procdure de dcoupe. Les surfaces en contact avec les plaques dappui pendant lessai doivent tre parallles. Les autres faces dcoupes doivent tre perpendiculaires aux surfaces de contact. Toutes les surfaces dcoupes doivent tre dbarrasses de toute bavure. Dans le cas de

45、s mousses mtalliques, la peau sera, en gnral, enleve. Si des prouvettes avec peau doivent tre utilises, cela doit tre enregistr dans le rapport dessai. D 0 10d a H 0 = D 0 2D 0 FW 0 10d a H 0 = W 0 2W 0 Fa) prouvette rectangulaire b) prouvette cylindrique Lgende F force Figure 3 Illustration schmati

46、que de lprouvette 7 Mode opratoire dessai 7.1 Temprature dessai Lessai de compression doit tre ralis la temprature ambiante dans lintervalle de 10 C 35 C et la temprature doit tre enregistre, si ncessaire. Lorsquun contrle de temprature est spcialement ncessaire, la temprature doit tre maintenue dan

47、s lintervalle (23 5) C. ISO 13314:2011(F) 6 ISO 2011 Tous droits rservs7.2 Mesure des dimensions initiales de lprouvette Les mesures de la largeur, de lpaisseur, du diamtre, etc. de lprouvette doivent tre ralises 0,1 mm prs et tre suivies par le calcul de laire initiale de la section transversale. La hauteur de lprouvette doit tre mesure avec une exactitude de 0,1 mm. Il est recommand deffectuer des