ISO 17142-2014 Fine ceramics (advanced ceramics advanced technical ceramics) - Mechanical properties of ceramic composites at high temperature in air at atmosph.pdf

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1、 ISO 2014 Cramiques techniques Proprits mcaniques des cramiques composites haute temprature sous air pression atmosphrique Dtermination des proprits de fatigue amplitude constante Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) Mechanical properties of ceramic composites at high tempe

2、rature in air at atmospheric pressure Determination of fatigue properties at constant amplitude NORME INTERNATIONALE ISO 17142 Premire dition 2014-06-01 Numro de rfrence ISO 17142:2014(F) ISO 17142:2014(F)ii ISO 2014 Tous droits rservs DOCUMENT PROTG PAR COPYRIGHT ISO 2014 Droits de reproduction rse

3、rvs. Sauf indication contraire, 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, laffichage sur linternet ou sur un Intranet, sans autorisation crite pralable. Les demandes dautor

4、isation peuvent tre adresses lISO ladresse ci-aprs ou au 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 ISO 17142:2014(F) ISO 2014 Tous droits

5、rservs iii Sommaire Page Avant-propos iv 1 Domaine dapplication . 1 2 Rfrences normatives . 1 3 T ermes et dfinitions . 2 3.1 Gnralits 2 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、 6.3 Dispositif de chauffage . 7 6.4 Extensomtre . 7 6.5 Mesurage de la temprature . 7 6.6 Systme denregistrement des donnes 7 6.7 Micromtres 7 7 prouvettes 8 8 Prparation des prouvettes . 9 8.1 Usinage et prparation . 9 8.2 Nombre dprouvettes 9 9 Mode opratoire dessai 9 9.1 Configuration dessai: co

7、nsidrations sur la temprature 9 9.2 Mesurage des dimensions des prouvettes . 10 9.3 Technique de lessai .10 9.4 Validit de lessai 11 10 Calcul des rsultats .11 10.1 Temps rupture, t f. 11 10.2 Paramtres dendommagement 12 10.3 Proprits rsiduelles 12 11 Rapport dessai 14 Annexe A (informative) volutio

8、n schmatique de E .15 ISO 17142:2014(F) Avant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de lISO. Chaque comit m

9、embre 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. L ISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (IEC

10、) 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, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des diffrents critres dapprobation requis pour les diffrents t

11、ypes 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 le fait que certains des lments du prsent document peuvent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou d

12、e 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 de proprit intellectuelle ou autres droits analogues identifis lors de llaboration du document sont indiqus dan

13、s 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 donnes pour information, par souci de commodit, lintention des utilisateurs et ne sauraient constituer un enga

14、gement. 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 principes de lOMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos Informa

15、tions supplmentaires Le comit charg de llaboration du prsent document est lISO/TC 206, Cramiques techniques.iv ISO 2014 Tous droits rservs NORME INTERNATIONALE ISO 17142:2014(F) Cramiques techniques Proprits mcaniques des cramiques composites haute temprature sous air pression atmosphrique Dterminat

16、ion 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 dformation en traction/traction ou traction/compression uniaxiale des matriaux compos

17、ites matrice cramique (CMC) avec renfort des fibres pour une temprature jusqu 1 700 C dans lair la pression atmosphrique. La prsente Norme internationale sapplique tous les composites matrice cramique avec renfort de fibres, unidirectionnel (1D), bidirectionnel (2D) ou tridirectionnel (xD, ou 2 x 3)

18、. La prsente Norme internationale a pour objet de dterminer le comportement des composites matrice cramique lorsquils sont soumis la fatigue mcanique dans une ambiance oxydante. Les essais de dtermination des proprits de fatigue haute temprature dans des atmosphres inertes sont diffrents de ceux eff

19、ectus dans des atmosphres oxydantes. Contrairement une atmosphre inerte, lendommagement dans une atmosphre oxydante saccrot du fait de linfluence de la fatigue mcanique mais aussi des effets chimiques de loxydation des matriaux. 2 Rfrences normatives Les documents ci-aprs, dans leur intgralit ou non

20、, 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 du document de rfrence sapplique (y compris les ventuels amendements). ISO 3611, Spcification gomtrique des produits (G

21、PS) quipement de mesurage dimensionnel: Micromtres dextrieur Caractristiques de conception et caractristiques mtrologiques 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

22、mesure de force ISO 9513, Matriaux mtalliques talonnage des chanes extensomtriques lors dessais uniaxiaux ISO 14544, Cramiques techniques Proprits mcaniques des cramiques composites haute temprature Dtermination des caractristiques en compression ISO 14574, Cramiques techniques Proprits mcaniques de

23、s cramiques composites haute temprature Dtermination des caractristiques en traction ISO 15733, Cramiques techniques Mthode dessai de comportement la contrainte en traction des composites renforcs de fibres continues, temprature ambiante CEI 60584-1, Couples thermolectriques Partie 1: Spcifications

24、et tolrances en matire de FEM CEI 60584-2, Couples thermolectriques Partie 2: Tolrances CEN/TR 13233, Cramiques techniques avances Notations et symboles ISO 2014 Tous droits rservs 1 ISO 17142:2014(F) 3 T ermes et dfinitio ns 3.1 Gnralits Pour les besoins du prsent document, les termes et dfinitions

25、 donns dans le CEN/TR 13233 ainsi que les suivants sappliquent. 3.1.1 temprature dessai T temprature de lprouvette au centre de la longueur de jauge 3.1.2 longueur utile l partie de lprouvette o la section est la plus faible et est uniforme 3.1.3 longueur de jauge L o distance initiale entre les poi

26、nts de rfrence dans la longueur utile de lprouvette 3.1.4 zone en temprature contrle partie de la longueur utile, incluant la longueur de jauge, o lcart de temprature par rapport la temprature dessai est infrieur 50 C 3.1.5 aire initiale de la section S o aire initiale de la section de lprouvette da

27、ns la longueur utile, la temprature dessai Note 1 larticle: Deux aires initiales de la section de lprouvette peuvent tre dfinies: aire apparente de la section: aire totale de la section de lprouvette S o app ; aire effective de la section: aire totale de la section corrige dun facteur, prenant en co

28、mpte la prsence dun revtement, So eff. 3.1.6 allongement A modification sous une sollicitation uniaxiale de la longueur de jauge entre les points de rfrence 3.1.7 dformation modification relative de la longueur de jauge dfinie par le rapport A/L o 3.1.8 contrainte force supporte par lprouvette tout

29、instant de lessai, divise par laire initiale de la section Note 1 larticle: Deux contraintes peuvent tre diffrencies: contrainte apparente, app , lorsque laire apparente (ou totale) de la section est utilise; contrainte effective, eff , lorsque laire effective de la section est utilise. Note 2 larti

30、cle: La contrainte peut tre une contrainte de traction ou de compression.2 ISO 2014 Tous droits rservs ISO 17142:2014(F) 3.1.9 chargement amplitude constante dans le cas de chargement de fatigue cyclique, de forme donde constante dont le maximum et le minimum demeurent constants au cours de lessai (

31、voir la Figure 1 pour la nomenclature relative aux essais de fatigue cyclique) Lgende 1 temps 6 moyenne 2 paramtre contrl (mode de lessai) 7 maximum (valeur maximale) 3 forme triangulaire 8 minimum (valeur minimale) 4 forme trapzodale 9 amplitude 5 forme sinusodale 10 tendue Figure 1 Nomenclature de

32、s essais de 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 ch

33、arges dun cycle Note 1 larticle: Le rapport le plus couramment utilis est: R = (charge minimale/charge maximale) ISO 2014 Tous droits rservs 3 ISO 17142:2014(F) 3.2.2 Fatigue cyclique en contrainte 3.2.2.1 contrainte maximale max contrainte maximale applique au cours de la fatigue cyclique 3.2.2.2 c

34、ontrainte 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 contrainte maximale et la contrainte minimale Note 1 lart

35、icle: 3.2.3 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

36、 fatigue cyclique 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 lessai4 ISO 2014 Tous droits r

37、servs ISO 17142:2014(F) 3.2.4.2 dure de vie en fatigue cyclique N f nombre total de cycles de charges appliqu lprouvette jusqu la rupture 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 porte la temprature dessai et sou

38、mise la fatigue cyclique comme suit: mthode A: chaque 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 cy

39、cles est enregistr. Si la dformation nest pas mesure, seule la dure du cycle de vie ou les proprits mcaniques rsiduelles peuvent tre dtermines. Si la dformation est mesure, un certain nombre de cycles contrainte-dformation sont enregistrs des intervalles spcifis afin de dterminer les paramtres dendo

40、mmagement, outre la dure du cycle de vie et les proprits mcaniques rsiduelles. 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 mtho

41、de dessai permet de caractriser le comportement la fatigue cyclique 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 rep

42、rsentent le temps rupture (ou la dure de vie en fatigue cyclique) en 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 la fatigue cyclique dans des

43、conditions de contrainte (ou dformation) spcifies, ou de mesurer la limite de fatigue. Dans tous les cas, lessai de fatigue type est dfini par le chargement cyclique, lamplitude constante, lenvironnement, la temprature et la frquence de lessai. Il est possible, afin de mieux caractriser le comportem

44、ent mcanique au cours dun essai de fatigue, de dterminer plusieurs paramtres mcaniques partir des courbes contrainte-dformation. Ces paramtres peuvent tre reprsents dans un graphique en fonction du temps ou du nombre de cycles. Ce graphique dcrit lvolution de lendommagement sous laction du chargemen

45、t cyclique. Les paramtres suivants peuvent tre pris en 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 mini

46、male, ou la diffrence entre les deux pour un cycle choisi; certains modules lastiques tangents spcifiques, par exemple au sommet ou au bas de la boucle contrainte-dformation. ISO 2014 Tous droits rservs 5 ISO 17142:2014(F) E Lgende 1 dformation () 2 contrainte () 3 largeur (L) 4 hauteur (H) Figure 2 Paramtres pouvant tre pris en considration pour valuer le comportement la fatigue cyclique 6 Appareillage 6.1 Machine dessai de fatigue Une machine dessai de type hydraulique ou entrane par un actionn