ISO 6721-7-1996 Plastics - Determination of dynamic mechanical properties - Part 7 Torsional vibration - Non-resonance method《塑料 动态机械性能的测定 第7部分 扭摆振动 非共振法》.pdf

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1、NORME INTERNATIONALE 60 6721-7 Premire dition 1996-06-o 1 Plastiques - Dtermination des proprits mcaniques dynamiques - Partie 7: Vibration en torsion - Mthode hors rsonance P/as tics - Determination of dynamic mechanical properties - Part 7: Torsional vibration - Non-resonance me thod Numro de rfre

2、nce ISO 6721-7:1996(F) ISO 6721=7:1996(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 confiee aux comits techniques de IISO. Chaque comi

3、t membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr a cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen- tales, en liaison avec IISO participent galement aux travaux. LISO colla- bore troitement avec la Commission lectrotechnique internation

4、ale (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 co- mits membres votants. La Norme

5、internationale ISO 6721-7 a t laboree par le comit technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comit SC 2, Proprits mcaniques. Conjointement avec les autres parties de IISO 6721, elle annule et rem- place IISO 537:1989 et IISO 6721:1983, lesquelles ont fait lobjet dune rvision technique. I LI SO 6721 comp

6、rend les parties suivantes, prsentes sous le ral P/as tiques - Dtermination des propri ts mcaniques dyna - Partie 7: Principes gnraux - Partie 2: Mthode au pendule de torsion - Partie 3: Vibration en flexion - Mthode en rsonance Partie 4: Vibration en traction - Mthode hors rsonance Partie 5: Vibrat

7、ion en flexion - Mthode hors rsonance titre gn miques: Partie 6: Vibration en cisaillement - Mthode hors rsonance Partie 7: Vibration en torsion - Mthode hors rsonance - Partie 8: Vibrations longitudinale propagation des ondes - Partie 9: Vibration en signaux acoustiques traction - Mthode de ProPwa

8、tion des et en cisaillement - Mthode de - - Partie 7 0: Viscosit complexe en cisaillement laide dun rhomtre oscillations plateaux parallles 0 ISO 1996 Droits de reproduction rservs, Sauf prescription diffrente, aucune partie de cette publi- cation ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme

9、 que ce soit et par aucun pro- cd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccord crit de lditeur. Organisation internationale de normalisation Case postale 56 l CH-l 211 Genve 20 l Suisse Imprim en Suisse II NORME INTERNATIONALE ISO ISO 6721-7:1996(F) Plastiques -

10、Dtermination des proprits mcaniques dynamiques - Partie 7: Vibration en torsion - Mthode hors rsonance 1 Domaine dapplication La prsente partie de IISO 6721 dcrit une mthode de vibration en torsion hors rsonance permettant de dterminer les composantes du module complexe en cisaillement G* des polymr

11、es solides se prsentant sous la forme de barres ou de tiges, dans le domaine de frquences compris entre 0,001 Hz et 100 Hz. Cette mthode savre approprie pour mesurer les modules de conservation en mode dynamique, dans la plage allant de 10 MPa, valeur reprsentative des caoutchoucs rigides, 10 GPa, v

12、aleur reprsentative des plastiques renforcs laide de fibre. Bien quil soit possible dtudier des matriaux caractriss par des modules infrieurs 10 MPa, des valeurs de me- sure plus exactes de leurs proprits dynamiques peuvent tre obtenues en utilisant des modes de d- formation en cisaillement (voir IS

13、O 6721-6) ou en tor- sion de fines couches incluses entre des plaques pa- rallles. Cette mthode savre particulirement bien adapte au mesurage des facteurs de perte suprieurs a 0,l; elle peut donc tre utilise pour tudier la variation des proprits dynamiques en fonction de la tempra- ture et de la frq

14、uence, dans la presque totalit de la zone de relaxation de ltat vitreux ltat caoutchou- teux (voir ISO 6721-I :1994, paragraphe 9.4). Le fait que des donnes dtermines sur de larges plages de frquences et de tempratures soient disponibles permet dtablir des graphiques densemble prsen- tant les propri

15、ts dynamiques sur une large plage de frquences a diffrentes tempratures. Pour raliser ces graphiques, on applique les mthodes de dca- lage de la frquence et de la temprature. Bien quil soit possible de dterminer avec exactitude des facteurs de perte infrieurs 0,l en utilisant un pendule de torsion (

16、voir ISO 6721-21, la mthode pr- conise dans la prsente partie de IISO 6721 permet de couvrir une plage de frquences plus large et continue. 2 Rfrences normatives Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la rfrence qui en est faite, consti- tuent des dispositions valables p

17、our la prsente partie de IISO 6721. Au moment de la publication, les di- tions indiques taient en vigueur. Toute norme est sujette a rvision et les parties prenantes des accords fonds sur la prsente partie de IISO 6721 sont invi- tes a rechercher la possibilit dappliquer les ditions les plus rcentes

18、 des normes indiques ci-aprs. Les membres de la CEI et de IISO possdent le registre des Normes internationales en vigueur un moment donn. ISO 6721-I : 1994, Plastiques - Dtermination des proprits mcaniques dynamiques - Partie 7: Prin- cipes gnraux. ISO 6721-2:1994, Plastiques - Dtermination des prop

19、rits mcaniques dynamiques - Partie 2: M- thode au pendule de torsion. ISO 6721-6: 1996, Plastiques - Dtermination des proprits mcaniques dynamiques - Partie 6: Vibra- tion en cisaillement - Mthode hors rsonance. ISO 6721=7:1996(F) 3 Dfinitions Voir ISO 6721-1 :1994, article 4. 4 Principe Lprouvette

20、est soumise un dplacement angulaire sinusodal ou a un couple sinusodal sous une fre- quence nettement infrieure la frquence fonda- mentale de rsonance en torsion (voir 10.2.1). On mesure les amplitudes des cycles de couple et de dplacement appliques lprouvette ainsi que langle de phase entre ces cyc

21、les. Les composantes de conservation et de perte du module complexe en ci- saillement ainsi que le facteur de perte sont calcules laide des quations donnes dans larticle 10 de la prsente partie de IISO 6721. 5 Dispositif dessai 5.1 Dispositif de mise en charge Les exigences requises pour lappareilla

22、ge doivent permettre de mesurer les amplitudes des cycles de couple et de dplacement angulaire, ainsi que leur angle de phase, lprouvette tant soumise un cou- ple ou un dplacement, tous deux sinusodaux. II est possible dutiliser diffrents modles dappareillage, comme reprsent schmatiquement aux figur

23、es 1 a) et 1 b). La figure la) reprsente un dplacement angu- laire sinusoidal produit par le moteur dentranement D et appliqu une extrmit de lprouvette S en d- plaant le mors mobile Cl. Lamplitude et la frquence du dplacement angulaire sont variables; elles sont contrles par le transducteur de dplac

24、ement rotatif R. Lprouvette est maintenue lextrmit oppose par un mors fixe C2 et est ainsi soumise des dfor- mations sinusodales en torsion. Le couple sinusodal appliqu au cours de la dformation de lprouvette est contrl par un transducteur de couple T reli C2. II convient que les lments qui relient

25、Cl et D et C2 et T soient beaucoup plus rigides que lprouvette et quils prsentent une faible conductibilit thermique si lprouvette doit tre enferme dans une enceinte thermostate (voir note 1). Lorsque les essais sont effectus sous des tempratures leves, le dispositif de mise en charge doit comporter

26、 un moyen permet- tant dviter le flambement de lprouvette d une dilatation thermique. 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 boulonns ou de mors peut accrotre nettement llasticit de Iappa- r

27、eillage. Si tel est le cas, il peut savrer ncessaire dappli- quer une correction sur llasticit, conformment a la description donne en 10.23. Dautres dispositif de mise en charge, diffrents de celui dcrit ci-dessus, peuvent tre employs titre de solution de rechange. Le couple appliqu Iprou- vette peu

28、t, par exemple, tre calcul partir du cou- 2 ISO rant fourni au moteur dentranement, ce qui permet de supprimer la ncessit de prvoir un transducteur de couple spar. Avec cette mthode figure 1 b), il convient de vrifier quune partie du couple produit par le courant du moteur dentranement est utilise p

29、our acclrer le mouvement de larbre dentrane- ment et dformer son dispositif de suspension (Su) paralllement lprouvette. La composante du cou- ple utilis pour dformer lprouvette doit tre dter- mine au moyen dun dispositif dtalonnage spar, sans utiliser lprouvette. Une autre solution consiste remplace

30、r llment de suspension par un coussinet air, ce qui rend la rigidit de la suspension proche de zro. 5.1.1 Mors Les mors doivent permettre la fois de serrer vette avec une force suffisante pour viter qu glisse au cours de la dformation en flexion maintenir cette force des tempratures peu l prou- elle

31、 ne et de eves. II convient que lcart existant entre les deux mors soit de prfrence rglable de faon pouvoir mettre en place des prouvettes de diffrentes longueurs et dterminer les corrections sur la longueur (voir 10.2.4). Lutilisation dun dispositif autorisant de fai- bles variations de lcart entre

32、 mors permet gale- ment de tenir compte de la dilatation thermique des prouvettes et savre ncessaire pour viter Iintro- duction derreurs lors du calcul des modules appa- rents en raison du flambement des prouvettes aux tempratures leves. Un mauvais alignement des mors par rapport au transducteur de

33、force produit une composante latrale du couple appliqu au transducteur pendant la mise en charge de lprouvette. Lalignement du dispositif de mise en charge et de lprouvette doit tre tel que la composante latrale enregistre par le transducteur soit infrieure 1% du couple appliqu. 5.1.2 Transducteurs

34、Le terme (transducteur) utilis dans la prsente 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 rap- port aux normes nationales, pour le mesu

35、rage de la force et de la longueur, doit tre garantie. Les talon- nages doivent tre effectus avec une exactitude de f2 % pour ce qui concerne les amplitudes minimales des cycles de couple et de dplacement auxquels sont soumises les prouvettes en vue de la dtermi- nation de leurs proprits dynamiques.

36、 5.2 quipement de traitement lectronique des donnes Lquipement de traitement des donnes doit permet- tre denregistrer les amplitudes des cycles de couple ISO ISO 6721=7:1996(F) et de dplacement avec une exactitude de kl %, leur angle de phase entre les cycles de force et de dpla- cement avec une exa

37、ctitude de f 0,l O, et la frquence avec une exactitude de + 10 %. 5.3 Contrle et mesurage de la temprature Voir ISO 6721-I :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 6721-1 :1994, article

38、 6. 6.1 Forme et dimensions II est recommand dutiliser des prouvettes prsen- tes sous forme de barres rectangulaires ou de tiges cylindriques. La largeur et lpaisseur des barres ne doivent pas varier de plus de 2 % de la valeur moyenne, sur toute la longueur de lprouvette. Les dimensions des prouvet

39、tes ne sont pas critiques, bien que lon puisse minimiser les corrections de longueur apportes en raison du serrage, ceci en augmentant la longueur de lprouvette. Pour les prouvettes rectangulaires, ces corrections sont ren- dues ngligeables pour certaines valeurs de bld (voir 10.1 et 10.2.4). Pour l

40、es conditions dessai dans les- quelles les modules de conservation sont levs (2 1 GPa), il convient dutiliser de prfrence des prouvettes minces et suffisamment longues pour que les dplacements angulaires produits puissent tre mesurs avec un degr lev dexactitude. Par contre, lorsque les modules de co

41、nservation sont peu levs ( 100 MPa), il peut tre ncessaire dutiliser des prouvettes paisses et relativement courtes pour parvenir une exactitude suffisante lors du me- surage du couple. NOTE 2 Une variation des proprits dynamiques peut tre observe sur des prouvettes de diffrentes pais- seurs prpares

42、 par moulage par injection en raison des lgres diffrences que peut prsenter la structure du polymre qui constitue ces prouvettes. 6.2 Prparation Voir ISO 6721-1 :1994, paragraphe 6.2. 7 Nombre dprouvettes Voir ISO 6721-1 :1994, article 7. 8 Conditionnement Voir ISO 6721-1 :1994, article 8. 9 Mode op

43、ratoire 9.1 Atmosphre dessai Voir ISO 6721-1 :1994, paragraphe 9.1. 9.2 Mesurage de la section transversale de lprouvette Voir ISO 6721-1 :1994, paragraphe 9.2. 9.3 Serrage de lprouvette Monter lprouvette entre les mors et appliquer une force de serrage suffisante pour lempcher de glis- ser, quelles

44、 que soient les conditions dessai. Sil ap- parat que les valeurs de mesure dpendent de la pression de serrage, il convient dutiliser de prf- rence une pression constante lors de la totalit des mesurages, en particulier en cas dapplication dune correction sur la longueur (voir 10.2.4 et note 3). NOTE

45、 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 Variation de la temprature Voir IS

46、O 6721-1 :1994, paragraphe 9.4. 9.5 Ralisation de lessai Appliquer un couple dynamique au moyen du moteur dentranement, afin dobtenir des amplitudes de couple et de dplacement mesurables avec Iexacti- tude prescrite en 5.1.2. NOTE 4 Si la dformation maximale en cisaillement au sein de lprouvette dpa

47、sse la limite jusqu laquelle on obtient un comportement linaire, les proprits dyna- miques 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 habituellement a environ 0,2 % pour les plastiques ltat vitreux. Enregistrer les amplitudes des signaux fournis par les capteurs de couple 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 fr