ISO 17140-2014 Fine ceramics (advanced ceramics advanced technical ceramics) - Mechanical properties of ceramic composites at room temperature - Determination o.pdf

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1、 ISO 2014 Cramiques techniques Proprits mcaniques des composites cramiques temprature ambiante Dtermination des proprits de fatigue amplitude constante Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) Mechanical properties of ceramic composites at room temperature Determination of fati

2、gue properties at constant amplitude NORME INTERNATIONALE ISO 17140 Premire dition 2014-06-01 Numro de rfrence ISO 17140:2014(F) ISO 17140:2014(F)ii ISO 2014 Tous droits rservs DOCUMENT PROTG PAR COPYRIGHT ISO 2014 Droits de reproduction rservs. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publ

3、ication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie, laffichage sur linternet ou sur un Intranet, sans autorisation crite pralable. Les demandes dautorisation peuvent tre adresses lISO ladresse ci-aprs ou au co

4、mit 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 ISO 17140:2014(F) ISO 2014 Tous droits rservs iii Sommaire Page Avant-propos iv 1 Domaine dapplica

5、tion . 1 2 Rfrences normatives . 1 3 T ermes et dfinitions . 1 3.1 Gnralits 1 3.2 Phnomnes de fatigue cyclique . 3 4 Principe 5 5 Signification et usage . 5 6 Appareillage 6 6.1 Machine dessai de fatigue 6 6.2 Systme dapplication deffort . 6 6.3 Extensomtre . 7 6.4 Systme denregistrement des donnes

6、7 6.5 Micromtres 7 7 prouvettes 7 8 Prparation des prouvettes . 8 8.1 Usinage et prparation . 8 8.2 Nombre dprouvettes 8 9 Mode opratoire dessai 8 9.1 Mesure des dimensions des prouvettes . 8 9.2 Technique de lessai 9 9.3 Validit de lessai . 9 10 Calcul des rsultats .10 10.1 Temps rupture, t f. 10 1

7、0.2 Paramtres dendommagement 10 10.3 Proprits rsiduelles 11 11 Rapport dessai 12 Annexe A (informative) volution schmatique de E .14 ISO 17140:2014(F) Avant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de

8、lISO). Llaboration des Normes internationales 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 part

9、icipent galement aux travaux. L ISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les procdures utilises pour laborer le prsent document et celles destines sa mise jour sont dcrites dans les Directives ISO/IEC, Parti

10、e 1. Il convient, en particulier de prendre note des diffrents critres dapprobation requis pour les diffrents types de documents ISO. Le prsent document a t rdig conformment aux rgles de rdaction donnes dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www. iso.org/directives). Lattention est appele sur l

11、e fait que certains des lments 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. Les dtails concernant les rfrences aux droits

12、de proprit intellectuelle ou autres droits analogues identifis lors de llaboration du document sont indiqus dans lIntroduction et/ou dans la liste des dclarations de brevets reues par lISO (voir www.iso.org/brevets). Les appellations commerciales ventuellement mentionnes dans le prsent document sont

13、 donnes pour information, par souci de commodit, lintention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement. Pour une explication de la signification des termes et expressions spcifiques de lISO lis lvaluation de la conformit, ou pour toute information au sujet de ladhsion de lISO aux prin

14、cipes de lOMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos Informations supplmentaires Le comit charg de llaboration du prsent document est lISO/TC 206, Cramiques techniques.iv ISO 2014 Tous droits rservs NORME INTERNATIONALE ISO 17140:2014(F) Cramiques t

15、echniques Proprits mcaniques des composites cramiques temprature ambiante Dtermination des proprits de fatigue amplitude constante 1 Domaine dapplication La prsente Norme internationale spcifie les conditions de dtermination des proprits de fatigue cyclique amplitude constante de contrainte ou de df

16、ormation en traction/traction uniaxiale ou en traction/compression uniaxiale des matriaux composites matrice cramique (CMC) avec renfort de fibres temprature ambiante. La prsente Norme internationale sapplique tous les composites matrice cramique avec renfort de fibres, unidirectionnel (1D), bidirec

17、tionnel (2D) ou tridirectionnel (xD, o 2 x 3). 2 Rfrences normatives Les documents ci-aprs, dans leur intgralit ou non, sont des rfrences normatives indispensables lapplication du prsent document. Pour les rfrences dates, seule ldition cite sapplique. Pour les rfrences non dates, la dernire dition d

18、u document de rfrence sapplique (y compris les ventuels amendements). ISO 3611, Spcification gomtrique des produits (GPS) quipement de mesurage dimensionnel: Micromtres dextrieur Caractristiques de conception et caractristiques mtrologiques ISO 7500-1, Matriaux mtalliques Vrification des machines po

19、ur essais statiques uniaxiaux Partie 1: Machines dessai de traction/compression Vrification et talonnage du systme de mesure de force ISO 9513, Matriaux mtalliques talonnage des chanes extensomtriques lors dessais uniaxiaux ISO 14544, Cramiques techniques Proprits mcaniques des cramiques composites

20、haute temprature Dtermination des caractristiques en compression ISO 14574, Cramiques techniques Proprits mcaniques des cramiques composites haute temprature Dtermination des caractristiques en traction ISO 15733, Cramiques techniques Mthode dessai de comportement la contrainte en traction des compo

21、sites renforcs de fibres continues, temprature ambiante CEN/TR 13233, Cramiques techniques avances Notations et symboles 3 T ermes et dfinitio ns 3.1 Gnralits Pour les besoins du prsent document, les termes et dfinitions donns dans le CEN/TR 13233 (qui sera remplac par la future ISO NP 14XX) ainsi q

22、ue les suivants sappliquent. 3.1.1 longueur utile l partie de lprouvette o la section est la plus faible et est uniforme ISO 2014 Tous droits rservs 1 ISO 17140:2014(F) 3.1.2 longueur de jauge L o distance initiale entre les points de rfrence dans la longueur utile de lprouvette 3.1.3 aire initiale

23、de la section S o aire initiale de la section de lprouvette dans la longueur utile, la temprature dessai Note 1 larticle: Deux aires initiales de la section de lprouvette peuvent tre dfinies: laire apparente: aire totale de la section de lprouvette S o app ; laire effective: aire totale de la sectio

24、n corrige dun facteur, prenant en compte la prsence dun revtement, S o eff 3.1.4 allongement A modification de la longueur de jauge entre les points de rfrence sous une sollicitation uniaxiale 3.1.5 dformation modification relative de la longueur de jauge dfinie comme le rapport A/L o 3.1.6 contrain

25、te force supporte par lprouvette tout instant de lessai, divise par laire initiale de la section Note 1 larticle: On distingue deux contraintes: contrainte apparente, app , lorsque laire apparente de la section (ou aire totale) est utilise; contrainte effective, eff , lorsque laire effective de la s

26、ection est utilise. Note 2 larticle: La contrainte peut tre une contrainte de traction ou de compression. 3.1.7 chargement amplitude constante dans le cas de fatigue cyclique, charges de forme donde constante dont le maximum et le minimum demeurent constants au cours de lessai (voir la Figure 1 pour

27、 la nomenclature relative aux essais de fatigue cyclique)2 ISO 2014 Tous droits rservs ISO 17140:2014(F) Lgende 1 temps 6 moyenne 2 paramtre contrl (mode de lessai) 7 maximum 3 forme triangulaire 8 minimum 4 forme trapzodale 9 amplitude 5 forme sinusodale 10 tendue Figure 1 Nomenclature des essais d

28、e fatigue cyclique et formes donde 3.2 Phnomnes de fatigue cyclique NOTE Les paramtres de la courbe contrainte-dformation sont dfinis comme indiqu la Figure 2. 3.2.1 Rapport de charge 3.2.1.1 rapport de charge R dans le cas de la fatigue cyclique, rapport algbrique des deux paramtres de charges dun

29、cycle Note 1 larticle: Le rapport le plus couramment utilis est: R = (charge minimale/charge maximale) 3.2.2 Fatigue cyclique en contrainte 3.2.2.1 contrainte maximale max contrainte maximale applique au cours de la fatigue cyclique ISO 2014 Tous droits rservs 3 ISO 17140:2014(F) 3.2.2.2 contrainte

30、minimale min contrainte minimale applique au cours de la fatigue cyclique 3.2.2.3 contrainte moyenne m contrainte moyenne applique au cours de la fatigue cyclique Note 1 larticle: 3.2.2.4 amplitude de contrainte a diffrence entre la dformation maximale et la dformation minimale Note 1 larticle: 3.2.

31、3 Fatigue cyclique en dformation 3.2.3.1 dformation maximale max dformation maximale applique au cours de la fatigue cyclique 3.2.3.2 dformation minimale min dformation minimale applique au cours de la fatigue cyclique 3.2.3.3 dformation moyenne m dformation moyenne applique au cours de la fatigue c

32、yclique Note 1 larticle: 3.2.3.4 amplitude de dformation a diffrence entre la dformation maximale et la dformation minimale Note 1 larticle: 3.2.4 Paramtres de fatigue 3.2.4.1 nombre de cycles N nombre total de cycles de charges appliqu lprouvette au cours de lessai 3.2.4.2 dure de vie en fatigue cy

33、clique N f nombre total de cycles de charges appliqu lprouvette jusqu la rupture4 ISO 2014 Tous droits rservs ISO 17140:2014(F) 3.2.4.3 temps rupture t f dure requise pour obtenir le nombre de cycles, N f 4 Principe Une prouvette de dimensions spcifies est soumise essai comme suit: mthode A: chaque

34、cycle, lprouvette est soumise une contrainte variant entre deux niveaux constants une frquence spcifie; mthode B: chaque cycle, lprouvette est soumise une dformation variant entre deux niveaux constants une frquence spcifie. Le nombre total de cycles est enregistr. Si la dformation nest pas mesure,

35、seule la dure de vie ou les proprits mcaniques rsiduelles peuvent tre dtermines. Si la dformation est mesure, un certain nombre de cycles contrainte-dformation est enregistr des intervalles spcifis afin de dterminer les paramtres dendommagement, outre la dure de vie et les proprits mcaniques rsiduel

36、les. NOTE Les proprits rsiduelles peuvent tre dtermines sur les prouvettes qui nont pas rompu au cours de lessai, laide des mthodes dcrites dans les Normes internationales appropries. 5 Sig nification et usa ge La prsente Norme internationale permet de caractriser le comportement la fatigue cyclique

37、 amplitude constante des composites matrice cramique soumis des chargements de longue dure. La mthode la plus simple pour dterminer les proprits de fatigue dun matriau consiste tablir des diagrammes de dure de vie. Ces diagrammes reprsentent le temps rupture (ou la dure de vie en fatigue cyclique) e

38、n fonction de lamplitude de contrainte (ou de dformation). Le diagramme complet du cycle de vie requiert un grand nombre dprouvettes, ce qui est coteux et chronophage. Ainsi, il est suffisant de connatre le comportement en fatigue cyclique dans des conditions de contrainte (ou dformation) spcifies,

39、ou de mesurer la limite de fatigue. Dans tous les cas, lessai de fatigue type est dfini par le chargement cyclique, lamplitude, lenvironnement, la temprature et la frquence de lessai. Il est possible, afin de mieux caractriser le comportement mcanique au cours dun essai de fatigue, de dterminer plus

40、ieurs paramtres mcaniques partir des courbes contrainte-dformation. Ces paramtres peuvent alors tre reprsents dans un graphique en fonction du temps ou du nombre de cycles. Ce graphique dcrit lvolution de lendommagement sous laction du chargement cyclique. Les paramtres suivants peuvent tre pris en

41、considration (voir Figure 2): la dformation rsiduelle charge nulle; le module lastique scant ou les paramtres relatifs dendommagement; laire de la boucle dhystrsis contrainte-dformation, ou le frottement interne; les dformations maximale et minimale, ou la diffrence entre les deux pour un cycle choi

42、si; certains modules lastiques tangents spcifiques, par exemple au sommet ou au bas de la boucle contrainte-dformation. ISO 2014 Tous droits rservs 5 ISO 17140:2014(F) E Lgende 1 dformation () 2 contrainte () 3 largeur (L) 4 hauteur (H) Figure 2 Paramtres pouvant tre pris en considration pour valuer

43、 le comportement la fatigue cyclique 6 Appareillage 6.1 Machine dessai de fatigue Une machine dessai de type hydraulique ou entrane par un actionneur lectrique doit tre utilise. Elle doit tre pilote en charge ou en dformation. Le systme de mesure de la force applique lprouvette doit tre spcialement

44、conu pour les essais de fatigue et doit tre de classe gale ou infrieure 1 conformment lISO 7500-1. Ceci doit sappliquer dans les conditions relles dessai. La machine doit tre quipe dun compteur de cycles pour la frquence dessai choisie. 6.2 Systme dapplication deffort Le systme dapplication deffort

45、doit tre tel que la charge indique par la cellule deffort et la charge supporte par lprouvette soient les mmes.6 ISO 2014 Tous droits rservs ISO 17140:2014(F) Les dispositifs dattache doivent permettre lalignement de laxe de lprouvette avec la direction de la force applique. Les mors doivent permett

46、re dviter tout glissement de lprouvette. Lutilisation de mors hydrauliques est recommande. 6.3 Extensomtre Le cas chant, lextensomtre doit tre capable denregistrer en continu lallongement et tre compatible avec la frquence dessai choisie. Lextensomtre doit tre de classe gale ou infrieure 1 conformment lISO 9513. Le type dextensomtre couramment utilis est lextensomtre de type mcanique. Dans ce cas, la longueur de jauge est la distance entre les deux points o les bras de lextenso