ISO 6721-5-1996 Plastics - Determination of dynamic mechanical properties - Part 5 Flexural vibration - Non-resonance method《塑料 动态机械性能的测定 第5部分 弯曲振动 非共振法》.pdf

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1、NORME INTERNATIONALE ISO 6721-5 Premire dition 1996-05-15 Plastiques - Dtermination des proprits mcaniques dynamiques - Partie 5: Vibration en flexion - Mthode hors rsonance P/as tics - De termina tion of dynamic mechanical properties - Part 5: Flexural vibration - Non-resonance method Numro de rfre

2、nce ISO 6721-5:1996(F) ISO 6721=5:1996(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 confie aux comits techniques de IISO. Chaque comit

3、 membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les or- ganisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec IISO participent galement aux travaux. LISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (

4、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 moins des comi- ts membres votants. La Norme inter

5、nationale ISO 6721-5 a t labore par le comit technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comit SC 2, Proprits mcaniques. LISO 6721 comprend les parties suivantes, prsentes sous le titre gn- ral P/as tiques - D termina tion des propri t elle peut donc tre utilise pour tudier la variation des proprits dynam

6、iques en fonction de la temprature et de la frquence dans la presque totalit de la zone de relaxation de ltat vitreux ltat caoutchouteux (voir ISO 6721-1 :1994, paragraphe 9.4). Le fait que des donnes dtermines sur de larges plages de frquences et de tempratu- res soient disponibles permet dtablir d

7、es graphiques densemble prsentant les proprits dynamiques sur une large gamme de frquences a diffrentes temp- ratures. Pour raliser ces graphiques, on applique les mthodes de dcalage de la frquence et de la tem- prature. 2 Rfrences normatives Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, pa

8、r suite de la rfrence qui en est faite, consti- tuent des dispositions valables pour la prsente partie de IISO 6721. Au moment de la publication, les di- tions indiques taient en vigueur. Toute norme est sujette rvision et les parties prenantes des accords fonds sur la prsente partie de IISO 6721 so

9、nt invi- tes a rechercher la possibilit dappliquer les ditions les plus rcentes des normes indiques ci-aprs. Les membres de la CEI et de IISO possdent le registre des Normes internationales en vigueur a un moment donn. ISO 6721-I : 1994, Plastiques - Dtermination des proprits mcaniques dynamiques -

10、Partie 7: Prin- cipes gnraux. I SO 672 1-6: 1996, P/as tiques - D termina tion des proprits mcaniques dynamiques - Partie 6: Vibra- tion en cisaillement - Mthode hors rsonance. 3 Dfinitions Voir ISO 6721-1 :1994, article 3. 4 Principe Une prouvette est soumise a un dplacement ou une force sinusodale

11、 transversale a une frquence nettement infrieure a la frquence fondamentale de rsonance en flexion (voir 10.2.1). On mesure les amplitudes des cycles de force et de dplacement appliqus a lprouvette ainsi que langle de phase entre ces cycles. Les composantes de conservation et de perte du module comp

12、lexe de Young ainsi que le facteur de perte sont calculs a laide des quations donnes dans larticle 10. 5 Appareillage 5.1 Dispositif de mise en charge Les exigences requises du dispositif de mise en charge doivent permettre de mesurer les amplitudes des cycles de force et de dplacement, ainsi que le

13、ur angle de phase, lprouvette tant soumise a une force ou a un dplacement, tous deux transversaux et sinusodaux. II est possible dutiliser diffrents mod- les dappareillage (voir les reprsentations graphiques des figures 1 et 2). La figure la) reprsente un dpla- cement sinusodal produit par la table

14、de vibrations V et appliqu a lprouvette S en dplaant les mors Cl 1 ISO 6721=5:1996(F) 0 ISO situs au voisinage des extrmits opposes de lprouvette. Lamplitude et la frquence du dplace- ment de la table de vibrations sont variables. Elles sont contrles par le transducteur D. Lprouvette est maintenue e

15、n son centre par un mors fixe C2 et est ainsi soumise a des dformations sinusodales en flexion. La force sinusoidale applique au cours de la dformation de lprouvette est contrle par un transducteur de force F reli a C2. Les lments qui relient Cl et V, et C2 et F, doivent tre beaucoup plus rigides qu

16、e lprouvette et quils prsentent une faible conductivit thermique si lprouvette doit tre in- cluse dans une enceinte thermostate. NOTE 1 Bien que les lments du dispositif de mise en charge puissent prsenter une rigidit beaucoup plus le- ve que lprouvette, la prsence de raccords boulonnes ou de mors p

17、eut accrotre nettement llasticit de Iappa- reillage. Si tel est le cas, il peut savrer ncessaire dappli- quer une correction sur llasticit comme dcrit en 10.2.3. Dautres dispositifs de mise en charge, diffrents de celui dcrit ci-dessus, peuvent tre employs a titre de solution de rechange. Lprouvette

18、 peut, par exemple, tre simplement soutenue et dforme par une flexion en trois points, conformment a la repr- sentation donne a la figure 1 b). De plus, la force exerce sur lprouvette peut tre calcule a partir du courant fourni a la table de vibrations, ce qui permet de supprimer la ncessit de prvoi

19、r un transducteur de force spar. Avec cette mthode (voir figure 2) la composante de la force produite par le courant de la table de vibrations est utilise pour acclrer le mou- vement de larbre dentranement et dformer son dispositif de suspension (Su) paralllement a Iprou- vette. La composante de la

20、force utilise pour dfor- mer lprouvette doit tre dtermine au moyen dun dispositif dtalonnage spar sans utiliser Iprou- vette. 5.1.1 Plate-forme de charge Les mors doivent permettre a la fois de serrer Iprou- vette avec une force suffisante pour viter quelle ne glisse au cours de la dformation en fle

21、xion, et de maintenir cette force aux tempratures peu leves. Dans le cas des prouvettes simplement soutenues figure 1 b), les rouleaux dappui doivent tre en con- tact avec lprouvette le long de droites parallles et prsenter un rayon suffisamment important pour vi- ter de laisser des empreintes signi

22、ficatives a la sur- face de lprouvette, ce qui permet de rduire au maximum les erreurs qui en dcouleraient lors du mesurage des modules et des facteurs de perte. Lcart existant entre les deux mors extrieurs et entre les appuis extrieurs doit tre rglable de faon a pouvoir mettre en place des prouvett

23、es de diff- rentes longueurs et dterminer les corrections sur la longueur pour les prouvettes serres entre les mors (voir 10.2.4). Lutilisation dun dispositif autorisant de faibles variations de lcart entre mors figure la) permet galement de tenir compte de la dilatation thermique des prouvettes et

24、savre ncessaire pour viter lintroduction derreurs lors du calcul des modu- les apparents en raison du flambement des prouvet- tes aux tempratures leves. Un mauvais alignement de la plate-forme de charge par rapport au transducteur de force produit une com- posante latrale de la force applique au tra

25、nsducteur pendant la mise en charge de lprouvette. Laligne- ment du dispositif de mise en charge et de Iprou- vette doit tre tel que la composante latrale enregis- tre par le transducteur soit infrieure a 1 % de la force longitudinale. 5.1.2 Transducteurs Le terme (ctransducteur) utilis dans la prse

26、nte par- tie de IISO 6721 dsigne tout dispositif susceptible de mesurer la force applique ou le dplacement, ou le rapport de ces grandeurs, en fonction du temps. La traabilit des talonnages des transducteurs par rapport aux normes nationales, pour le mesurage de la force et de la longueur, doit tre

27、garantie. Les ta- lonnages doivent tre effectus avec une exactitude de + 2 % pour ce qui concerne les amplitudes minima- les-des cycles de force et de dplacement auxquels sont soumises les prouvettes en vue de la dtermi- nation de leurs proprits dynamiques. 5.2 quipement de traitement lectronique de

28、s donnes Lquipement de traitement des donnes doit per- mettre denregistrer les amplitudes des signaux four- nis par les capteurs de force et de dplacement avec une exactitude de If: 1 %, leur angle de phase avec une exactitude de + 0,l O, et la frquence avec une exactitude de rt 10 %. 5.3 Contrle et

29、 mesurage de la temprature Voir ISO 6721-1 :1994, paragraphes 5.3 et 5.5. 5.4 Dispositifs pour le mesurage des dimensions des prouvettes Voir ISO 6721-I :1994, paragraphe 5.6. 6 prouvettes Voir ISO 6721-I :1994, article 6. 6.1 Forme et dimensions II est recommand dutiliser des prouvettes de sec- tio

30、n transversale rectangulaire pour faciliter Iappli- 2 0 ISO ISO 6721=5:1996(F) cation de la charge. La largeur et lpaisseur ne doi- vent pas varier de plus de 2 % de la valeur moyenne, sur toute la longueur de lprouvette. Les dimensions des prouvettes ne sont pas critiques bien que, dans le cas des

31、matriaux isotropes, les corrections appor- tes en raison de la dformation en cisaillement soient rendues ngligeables lorsque les rapports La/d sont suprieurs a 16 pour les prouvettes serres entre mors et suprieurs 8 pour les prouvettes simplement soutenues (voir 10.1 et 10.2). Par ailleurs, il est r

32、ecommand de retenir des rapports L,/b sup- rieurs a 6 pour les prouvettes serres entre mors, et suprieurs a 3 pour les prouvettes simplement sou- tenues afin dviter dintroduire des erreurs significati- ves lies aux contraintes de dformation dans le sens de la largeur (courbure anticlastique) au vois

33、inage des mors ou du support central (voir 10.1). Pour les condi- tions dessai dans lesquelles les modules de conser- vation sont levs (2 50 GPa), des prouvettes min- ces et suffisamment longues doivent tre utilises pour que les dplacements produits puissent tre mesurs avec un degr lev dexactitude.

34、Par con- tre, lorsque les modules de conservation sont peu levs (c 100 MPa), il peut tre ncessaire dutiliser des prouvettes paisses et relativement courtes pour parvenir a une exactitude suffisante lors du me- surage de la force. NOTE 2 Une variation des proprits dynamiques peut tre observe sur des

35、prouvettes de diffrentes pais- seurs prpares par moulage par injection en raison des lgres diffrences que peut prsenter la structure du poly- mre qui constitue ces Aprouvettes. 6.2 Prparation Voir ISO 6721-1 :1994, paragraphe 6.2. 7 Nombre dprouvettes Voir ISO 6721-I :1994, article 7. 8 Conditionnem

36、ent Voir ISO 6721-I :1994, article 8. 9 Mode opratoire 9.1 Atmosphre dessai Voir ISO 6721-I : 1994, paragraphe 9.1. 9.2 Mesurage de la section transversale de lprouvette Voir ISO 6721-I : 1994, paragraphe 9.2. 9.3 Serrage de lprouvette Monter lprouvette entre les mors et appliquer une force de serra

37、ge suffisante pour lempcher de glisser quelles que soient les conditions dessai. Sil apparat que les valeurs de mesure varient selon la pression de serrage, il convient dutiliser une pression constante lors de la totalit des mesurages, en particulier en cas dapplication dune correction sur la longue

38、ur (voir 10.2.4 et note 3). NOTE 3 Sil apparat que les valeurs de mesure varient selon la pression de serrage, la surface encastre de lprouvette est probablement trop petite. Lutilisation de mors ayant une plus grande surface ou dune prouvette plus large devrait permettre dliminer ce problme. 9.4 Va

39、riation de la temprature Voir ISO 6721-I : 1994, paragraphe 9.4. 9.5 Ralisation de lessai Appliquer a lprouvette une force dynamique au moyen de la table de vibrations, afin dobtenir des amplitudes de force et de dplacement mesurables avec lexactitude prescrite en 5.1.2. Dans le cas des prouvettes s

40、implement soutenues, appliquer gale- ment une force statique suffisante pour maintenir la charge dans la partie dcroissante de la charge dyna- mique applique. NOTE 4 Si la dformation maximale en traction au sein de lprouvette dpasse la limite jusqu laquelle on obtient un comportement linaire, les pr

41、oprits dynamiques qui en dcoulent dpendent de limportance du dplacement impose. La dformation limite varie suivant la composition du polymre et selon la temprature; elle se situe habituel- lement environ 02 % pour les plastiques a ltat vitreux. Enregistrer les amplitudes des signaux fournis par les

42、capteurs de force et de dplacement, leur frquence et leur diffrence de phase, ainsi que la temprature dessai. Lorsque les mesurages doivent tre raliss sur des plages de frquences et de tempratures, il est recommand de commencer par la temprature la plus basse et deffectuer les mesurages en augmen- t

43、ant la frquence tout en maintenant la temprature constante. Rpter les mesurages dans la mme gamme de frquences a la valeur de temprature immdiatement suprieure (voir ISO 6721-I : 1994, paragraphe 9.4). Pour les conditions dessai dans lesquelles le poly- mre prsente une perte leve ou moyenne (comme d

44、ans la zone de transition de ltat vitreux a ltat caoutchouteux), lnergie dissipe par le polymre peut augmenter sa temprature de manire suffisante pour engendrer une variation significative de ses pro- prits dynamiques. Toute hausse de temprature saccentue rapidement au fur et a mesure quaug- mentent la frquence et lamplitude de la dforma- 3