ISO 4651-1988 Cellular rubbers and plastics determination of dynamic cushioning performance《泡沫橡胶和塑料 动态缓冲性能测定》.pdf

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1、NORME INTERNATIONALE - INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION MEXJJYHAPOP,HAFl OPTAHM3AMR Il0 CTAHflAPTM3AMM Caoutchoucs et plastiques alvolaires - Dtermination de la capacit damortissement dynamique Cellular rubbers and plastics - Determination o

2、f dynamic cushioning performance ISO 4651 Deuxime dition 1988-12-01 Numro de rfrence ISO 4651: 1988 (F) 1s0 4651 : 1988 (FI Avant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de IISO). Llaboration des Norm

3、es internationales est en gnral confie 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 travau

4、x. LISO collabore troitement avec 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 approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-

5、 nationales par le Conseil de IISO. Les Normes internationales sont approuves confor- mment aux procdures de IISO qui requirent lapprobation de 75 % au moins des comits membres votants. La Norme internationale ISO 4651 a t labore par le comit technique ISO/TC 45, Elastomres et produits base dlastomr

6、es. Cette deuxime dition annule et remplace la premire dition (ISO 4651 : 1979), dont les paragraphes 3.1, 7.1, 7.21, 7.2.2, 8.2 et 9.2 ont fait lobjet dune rvision technique. Lannexe A de la prsente Norme internationale est donne uniquement titre dinfor- mation. 0 Organisation internationale de nor

7、malisation, 1988 l Imprim en Suisse NORME INTERNATIONALE SO4651 : 1988 (F) Caoutchoucs et plastiques alvolaires - Dtermination de la capacit damortissement dynamique 1 Domaine dapplication La prsente Norme internationale prescrit une mthode pour la dtermination de la capacit damortissement dynamique

8、 de caoutchoucs alvolaires et de plastiques alvolaires rigides et souples, par mesurage de la valeur crte de la dclration dune masse tombant sur une prouvette. Lessai dcrit a pour but principal le contrle de qualit; en outre, du fait que ce type dessai est galement utilis pour obtenir des donnes nce

9、s- saires la ralisation de projets, des indications sont donnes dans lannexe A pour servir ce deuxime objectif. La mthode est applicable uniquement aux matriaux utiliss en emballage. 2 Rfrences normatives Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la rfrence qui en est faite

10、, constituent des disposi- tions valables pour la prsente Norme internationale. Au moment de la publication, les ditions indiques taient en vigueur. Toute norme est sujette rvision et les parties pre- nantes des accords fonds sur la prsente Norme internationale sont invites rechercher la possibilit

11、dappliquer les ditions- les plus rcentes des normes indiques ci-aprs. Les membres de la CEI et de IISO possdent le registre des Normes interna- tionales en vigueur un moment donn. ISO 291 : 1977, Plastiques - Atmosphres normales de condi- tionnemen t et dessai. ISO 471 : 1983, Caoutchouc - Tempratur

12、es, humidits et dures normales pour le conditionnement et lessai des eprou- vettes. ISO 845 : 1977, Caoutchoucs et plastiques alvolaires - Dter- mination de la masse volumique apparente. ISO 1923 : 1981, Plastiques et caoutchoucs alvolaires - D termina tion des dimensions linaires. ISO 2231 : 1973,

13、Supports textiles revtus dlastomres ou de plastiques - Atmosphres normales de conditionnement et dessai. ISO 3205 : 1976, Tempratures prfrentielles dessai. 3 Dfinitions Pour les besoins de la prsente Norme internationale, les dfini- tions suivantes sappliquent. 3.1 contrainte statique, 0s: La masse

14、totale du marteau et de toute charge additionnelle multiplie par lacclration due la pesanteur g, divise par laire de la section initiale de lprouvette. 3.2 valeur crte de dclration, a: Valeur maximale atteinte par la dclration instantane du marteau pendant toute la dure de limpact sur lprouvette. Da

15、ns le systme international dunits (SI), cette valeur est exprime en mtres par seconde carre (m/s% 3.3 courbe de dplacement: Courbe reprsentant le dpla- cement de la surface de lprouvette soumise limpact en fonction du temps et pendant toute la dure de limpact. (Voir annexe A.) 3.4 contrainte dynamiq

16、ue: Quotient de la force de dcl- ration exerce par le matriau sur le marteau par laire de la sec- tion initiale de lprouvette. 3.5 force de dclration: Produit de la masse du marteau par sa dclration instantane. 3.6 dformation : Quotient du dplacement par lpaisseur initiale de lprouvette, exprim en p

17、ourcentage. 3.7 diagramme de compression dynamique : Courbe reprsentant la relation entre la contrainte dynamique (force de dclration par unit daire) et la dformation (quotient du dplacement par lpaisseur) dans le matriau amortisseur et pendant toute la dure de limpact. La pente de cette courbe, pou

18、r une valeur donne de dformation (compressibilit dyna- mique), peut tre utilise comme constante caractristique du produit pour la vitesse dimpact et lpaisseur dprouvette donnes. (Voir annexe A.) 3.8 diagramme damortissement: Diagramme reprsen- tant, dune part, la variation de la valeur crte de dclra

19、tion a et, dautre part, la valeur maximale du dplacement AL, de la surface du matriau soumise limpact, comme une fonction de la Contrainte Statique 0s pour les prouvettes du matriau concern ayant une paisseur initiale donne L,. (Voir annexe A.) 3.9 valeur crte corrige de dclration, a,: Valeur crte d

20、e dclration aprs correction pour tout cart de faible valeur entre lpaisseur initiale de lprouvette et lpaisseur normale de rfrence de 50 mm. Cette valeur est obtenue en multipliant 1s0 4651 : 1988 (FI la dclration crte mesure par le quotient de lpaisseur ini- tiale par lpaisseur normale de rfrence.

21、3.10 hauteur de chute quivalente, h: Hauteur de chute qui, en condition de chute libre dans le vide sous lacclration conventionnelle due la pesanteur, causera la mme vitesse dimpact du marteau que celle obtenue lors de lessai. La hauteur de chute quivalente h, en mtres, est donne par lquation V2 h =

22、2gn o v est la vitesse dimpact, en mtres par seconde, du marteau : gn est la valeur conventionnelle de lacclration due la pesanteur, savoir 9,806 65 m/s*. 4 Appareillage 4.1 Gnralits Lappareillage doit consister en un marteau mobile possdant une base plane, de surface plus grande que celle des prou-

23、 vettes, et une enclume de masse au moins gale 100 fois celle du marteau mobile et dont une face est parallle la base du marteau. Deux types dappareillage dessais dynamiques sont couramment utiliss (voir figures 1 et 2). Ce sont un appareil dessai chute verticale guide dans lequel le marteau tombe e

24、ntre des guides verticaux sur lprouvette reposant sur lenclume et lappareil du type pendulaire. Lappareil a chute verticale guide est bien adapt aux essais grande dclration et/ou sous de fortes contraintes statiques. Lappareil pendulaire est plus appropri dans le cas des essais faible dclration ou p

25、our de faibles contraintes statiques. Le marteau doit tre quip dun capteur mesurant la valeur crte de dclration limpact avec une prcision de + 5 % et permettant lenregistrement de la variation temporelle de la dclration pendant limpact. On doit prvoir un dispositif per- mettant la mesure de la vites

26、se du marteau avec une prcision de + 5 % immdiatement avant limpact. Ce mesurage doit tre effectu dans les derniers 50 mm de course du marteau. Des quipements appropris, tels quun chronomtre digital susceptible denregistrer le temps de chute sur 25 mm doivent tre disponibles pour definir avec une pr

27、cision de $- 1 % la vitesse du marteau avant limpact. Le mesurage doit tre ter- min, avant limpact, en un point sur le parcours du marteau situ moins de 5 mm de sa position lors de limpact initial. Un capteur conforme aux exigences de 4.2.1 doit tre dispos au centre du marteau de facon a nintroduire

28、 aucune distorsion. La cble transportant le signal du capteur doit tre mont de facon napporter aucun effort de flexion au raccordement avec le capteur. La masse du marteau doit tre ajustable dans la gamme de contraintes statiques ncessaires; on peut galement utiliser plusieurs marteaux. Lorsque les

29、marteaux sont ajusts laide de masses additionnelles, il est recommand que celles-ci soient ajoutes la partie suprieure du marteau. II est important que marteau et enclume soient suffisamment rigides afin que des vibrations parasites ne soient pas enregis- tres sur la courbe dclration-temps. La frque

30、nce naturelle de vibration du marteau doit tre aussi leve que possible, de prfrence suprieure 1 000 Hz. Avant tout mesurage, la vitesse du marteau limpact doit tre vrifie; celle-ci doit tre au minimum gale 95 % de la vitesse en chute libre. La vitesse en chute libre quivalente doit tre calcule laide

31、 de lquation v est la vitesse finale en chute libre, en mtres par seconde; gn est la valeur conventionnelle de lacclration due la pesanteur, savoir 9,806 65 m/s*; h est la hauteur mesure, en mtres, du marteau au-dessus de lprouvette. A-ITENTION - II est essentiel que le mcanisme provo- quant la chut

32、e du marteau soit choisi de facon assurer la scurit de loprateur lorsque ce dernier positi,onne les prouvettes sur lenclume, et il est recommand dutiliser un verrouillage de scurit. 4.2 Chane de mesure La chane de mesure des courbes dclration-temps doit se composer dun capteur, d”un amplificateur et

33、 dun enregis- treur. Les capteurs sont gnralement soit pizo-lectriques, soit jauge de contrainte. Le choix dun type particulier de chane de mesure denregistrement nest pas impos. Cepen- dant, il est impratif que la chane de mesure (capteur et enre- gistreur inclus) ait une rponse en frquence adquate

34、 pour mesurer la valeur crte de dclration avec une prcision de + 5 %. Limpulsion ( dclration-temps) obtenue est habi- tuellement de type transitoire, sapparentant approximative- ment une demi-sinusode dans le cas des mousses souples, pour de faibles indentations de lprouvette, et devenant trian- gul

35、aire et mme pointue (voir figure 3) pour les impacts entra- nant de fortes indentations des prouvettes. Dans le cas des mousses rigides qui se brisent sous compression, limpulsion G acclration-temps peut tre approxime par un front raide dans la phase initiale, suivi par un palier horizontal ou quasi

36、 horizontal prcdant la dcroissance. La bande passante nces- saire pour la mesure de ces impulsions en rgime transitoire est plus large quon ne pourrait sy attendre. II est donc important de satisfaire aux exigences suivantes, en ce qui concerne les principaux lments de la chane de mesure. 4.2.1 Capt

37、eurs Ils sont gnralement du type soit pizo-lectrique, soit jauge de contrainte. Les dclromtres pizo-lectriques ont un fai- ble amortissement interne, et, si leur frquence de rsonance 2 ISO4651:1988 (FI est trop basse, ils peuvent tre mis en rsonance par limpulsion de dclration, amenant ainsi des err

38、eurs dues aux suroscilla- tions. En gnral, celles-ci peuvent tre vites en faisant de sorte que la priode de vibration propre du capteur soit inf- rieure 1/20 de la dure de limpulsion de dclration T. Cependant, pour les impulsions en forme de demi-sinusode ou pour les impulsions front raide, il suffi

39、t que la priode de vibration propre soit respectivement infrieure 1 /lO de la dure de limpulsion ou 1/6 du temps de monte de Iimpul- sion. Les dclromtres jauge de contrainte ou magntiques ont un amortissement interne plus lev (entre 0,4 et 0,7 fois la valeur de lamortissement critique). Pour obtenir

40、 une prcision meilleure que 5 % sur la mesure de la valeur crte de dclra- tion, le dclromtre doit prsenter une priode de vibration propre infrieure 1/3 de la dure de limpulsion pour des impulsions en forme de demi-sinusode ou triangulaires. Pour des impulsions front raide, cette priode doit tre infr

41、ieure 1/6 du temps de monte de limpulsion. Lutilisation dun cap- teur pizo-lectrique du type Annular Shear 1) dont les l- ments ractifs sont isols du montage avec un raccordement sur le dessus est recommande. Les dclromtres pizo-lectriques ne rpondent pas aux signaux entretenus et la rponse en basse

42、 frquence dpend de ltage du systme damplification qui leur fait suite. Si ltage qui suit le dclromtre est un adaptateur dimpdance cathode asservie, la constante de temps du circuit dentre de ladaptateur dimpdance, associe celle du capteur, dter- mine la rponse en basse frquence. Pour obtenir les val

43、eurs crte de dclration mieux que 5 % prs sur des demi- sinusodes, la constante de temps doit tre au moins gale sept fois la dure de limpulsion T. Dans le cas dimpulsions de forme carre, la valeur correspondante doit tre 20 T. Si ltage suivant est un amplificateur de charges, la rponse des signaux si

44、nusodaux continus ne doit alors pas tre inf- rieure la valeur dentre de plus de 5 % la frquence de 1/22 Tpour une erreur de 5 % sur des demi-sinusodes. La fr- quence correspondante pour des impulsions de forme carre est il50 T. Ces valeurs peuvent galement tre utilises pour dautres systmes amplifica

45、teurs o lon utilise un couplage en courant alternatif en imposant, dans ce cas, que la rponse du systme des signaux sinusodaux continus soit rduite de 5 %. 4.2.2 Enregistreurs La rponse en haute frquence des oscilloscopes cathodiques convient en gnral. Pour des oscillographes de type galvano- mtriqu

46、e, la rponse en haute frquence peut tre limite, et, tant donn que normalement lamortissement de ces disposi- tifs a une valeur situe entre 0,4 et 0,7 fois lamortissement cri- tique, il convient que Ioscillographe galvanomtrique ait une priode de vibration propre infrieure 1/3 de la dure de limpulsio

47、n, pour des impulsions en forme de demi-sinusode ou triangulaires. Loscilloscope et dautres enregistreurs utilisant des amplificateurs en courant alternatif peuvent avoir une rponse en basse frquence inacceptable, et cest pourquoi les considrations, nonces prcdemment et concernant les amplificateurs de charges, doivent tre prises en compte. Les enregistreurs criture directe peuvent avoir une rponse qui ne convient pas du fait de linertie du sy