ISO 179-2:1997
(Main)Plastics — Determination of Charpy impact properties — Part 2: Instrumented impact test
Plastics — Determination of Charpy impact properties — Part 2: Instrumented impact test
Plastiques — Détermination des caractéristiques au choc Charpy — Partie 2: Essai de choc instrumenté
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 179-2
First edition
1997-12-15
Plastics — Determination of Charpy impact
properties —
Part 2:
Instrumented impact test
Plastiques — Détermination des caractéristiques au choc Charpy —
Partie 2: Essai de choc instrumenté
A
Reference number
ISO 179-2:1997(E)
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ISO 179-2:1997(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of
preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which
a technical committee has been established has the right to be represented
on that committee. International organizations, governmental and non-
governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard ISO 179-2 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 2, Mechanical properties.
ISO 179 consists of the following parts, under the general title Plastics —
Determination of Charpy impact properties:
— Part 1: Non-instrumented impact test
— Part 2: Instrumented impact test
Annexes A to C of this part of ISO 179 are for information only.
© ISO 1997
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced
or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and
microfilm, without permission in writing from the publisher.
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Printed in Switzerland
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INTERNATIONAL STANDARD ISO ISO 179-2:1997(E)
Plastics — Determination of Charpy impact properties —
Part 2:
Instrumented impact test
1 Scope
1.1 This part of ISO 179 specifies a method for determining Charpy impact properties of plastics from force-
deflection diagrams. Different types of rod-shaped test specimen and test configuration, as well as test parameters
depending on the type of material, the type of test specimen and the type of notch are defined in part 1 of ISO 179.
Dynamic effects such as load-cell/striker resonance, test specimen resonance and initial-contact/inertia peaks are
described (see figure 1, curve b, and annex A).
1.2 For the comparison between Charpy and Izod test methods, see ISO 179-1, clause 1.
ISO 179-1 is suitable for characterizing the impact behaviour by the impact strength only and for using apparatus
whose potential energy is matched approximately to the particular energy to break to be measured (see ISO 13802,
annex C). This part of ISO 179 is used if a force-deflection or force-time diagram is necessary for detailed
characterization of the impact behaviour, and for developing automatic apparatus, i.e. avoiding the need, mentioned
above, to match energy.
1.3 For the range of materials which may be tested by this method, see ISO 179-1, clause 1.
1.4 For the general comparability of test results, see ISO 179-1, clause 1.
1.5 The method may not be used as a source of data for design calculations on components. However, the
possible use of data is not the subject of this part of ISO 179. Any application of data obtained using this part of
ISO 179 should be specified by a referring standard or agreed upon by the interested parties.
Information on the typical behaviour of materials can be obtained by testing at different temperatures, by varying the
notch radius and/or specimen thickness and by testing specimens prepared under different conditions.
It is not the purpose of this part of ISO 179 to give an interpretation of the mechanism occurring at every point on
the force-deflection diagram. These interpretations are a task for on-going scientific research.
1.6 The test results are comparable only if the conditions of test specimen preparation, as well as the test
conditions, are the same. Comprehensive evaluation of the reaction to impact stress requires that determinations be
made as a function of deformation rate and temperature for different material variables such as crystallinity and
moisture content. The impact behaviour of finished products cannot, therefore, be predicted directly from this test,
but test specimens may be taken from finished products for testing by this method.
1.7 Impact strengths determined by this method may replace those determined using ISO 179-1 if comparability
has been established by previous tests.
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2 Normative references
The following standards contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this part of
ISO 179. At the time of publication, the editions indicated were valid. All standards are subject to revision, and
parties to agreements based on this part of ISO 179 are encouraged to investigate the possibility of applying the
most recent editions of the standards indicated below. Members of IEC and ISO maintain registers of currently valid
International Standards.
1)
ISO 179-1:— , Plastics — Determination of Charpy impact properties — Part 1: Non-instrumented impact test.
2)
ISO 13802:— , Plastics — Verification of pendulum impact-testing machines — Charpy, Izod and tensile impact
testing.
3 Definitions
For the purposes of this part of ISO 179, the definitions given in part 1 apply, together with the following:
3.1 impact velocity, v : The velocity of the striker relative to the test specimen supports at the moment of impact.
0
It is expressed in metres per second (m/s).
3.2 inertial peak: The first peak in a force-time or force-deflection diagram. It arises from the inertia of that part of
the test specimen accelerated after the first contact with the striker (see figure 1, curve b, and annex A).
3.3 impact force, F: The force exerted by the striking edge on the test specimen in the direction of impact.
It is expressed in newtons (N).
3.4 deflection, s: The displacement of the striker relative to the test specimen supports after impact, starting at
first contact between striker and test specimen.
It is expressed in millimetres (mm).
3.5 impact energy, W: The energy expended in accelerating, deforming and breaking the test specimen during
the deflection s.
It is expressed in joules (J).
It is measured by integrating the area under the force-deflection curve from the point of impact to the deflection s.
3.6 maximum impact force, F : The maximum value of the impact force in a force-time or force-deflection
M
diagram (see figure 1).
It is expressed in newtons (N).
3.7 deflection at maximum impact force, s : The deflection at which the maximum impact force F occurs (see
M M
figure 1).
It is expressed in millimetres (mm).
___________
1) To be published. (Revision of ISO 179:1993)
2) To be published.
2
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Figure 1 — Typical force-deflection (N and t) and force-time (b) curves
(for the types of failure, see figure 2)
3
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N = no break: yielding followed by plastic deformation up to the deflection limit s ;
L
P = partial break: yielding followed by stable cracking, resulting in a force at the deflection limit s which is greater than
L
5 % of the maximum force;
t = tough break: yielding followed by stable cracking, resulting in a force at the deflection limit s which is less than or
L
equal to 5 % of the maximum force;
b = brittle break: yielding followed by unstable cracking;
s = splintering break: unstable cracking followed by yielding;
s = deflection limit; beginning of pull-through.
L
NOTE — Due to the different modes of deformation, force-deformation curves obtained using this part of ISO 179 show features which are
[1]
different from those obtained using ISO 6603-2 . In particular, the first damage event in instrumented puncture tests frequently appears as a
slight sudden force decrease (crack initiation), followed by a gradual force increase. Force increases after crack initiation are never observed in
instrumented three-point-bending impact tests. Furthermore, inertial effects are not as pronounced in plate impact tests as they are in bending
impacts tests (see annex A).
Figure 2 — Typical force-deflection curves showing different failure modes
for type 1 specimens tested edgewise
3.8 energy to maximum impact force, W : The energy expended up to the deflection at maximum impact force.
M
It is expressed in joules (J).
3.9 deflection at break, s : The deflection at which the impact force is reduced to less than or equal to 5 % of the
B
maximum impact force F (see figure 1).
M
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It is expressed in millimetres (mm).
It is necessary to differentiate between the deflection at break s and the deflection limit s at the beginning of pull-
B L
through (see figure 1, curve N) which is determined by the length l and width b of the test specimen and the
distance L between the specimen supports. For type 1 specimens in the edgewise position, s is in the range 32 mm
L
to 34 mm.
NOTE — Using type 1 specimens tested edgewise, apparent deflection limits are sometimes observed, i.e. unexpectedly low
values (down to only 20 mm) at which the impact force drops to zero, but the specimens do not break. Carrying out the test
slowly shows that, in such cases, the specimen changes from the edgewise to the more stable flatwise position by a combined
bending-twisting deformation. This can easily be confirmed by checking the specimen after the test: it is bent with respect to an
axis not parallel, but inclined to, the specimen width.
This behaviour is caused by the high ratio between the edgewise and the flatwise flexural rigidity of the specimen and is
triggered by a small asymmetry feature e.g. the draft angle.
This phenomenon may be avoided by fitting guide elements in front of, but not connected to, the instrumented striking edge,
thus preventing the central part of the specimen from twisting to any great extent.
3.10 impact energy at break, W : The impact energy up to the deflection at break s .
B B
It is expressed in joules (J).
3.11 Charpy (notched) impact strength, a (a ): The impact energy at break relative to the initial central
cU cN
cross-sectional area A (A ) of the unnotched (notched) specimen (see 8.4 and ISO 179-1, 3.1 and 3.2).
N
2
It is expressed in kilojoules per square metre (kJ/m ).
3.12 type of failure: The type of deformation behaviour of the material under test (see figure 2). It may be either
no break (N), partial break (P), tough (t), brittle (b) or splintering (s).
Types t, b and s represent subgroups of the complete break C and hinge break H defined in part 1 of ISO 179. For
these types, values of the impact energy at break W , and thus for the Charpy impact strength, may be averaged to
B
give a common mean value. For specimens giving a partial break P and for materials exhibiting interlaminar shear
fracture, see ISO 179-1, subclause 7.6. For specimens showing more than one failure type, see ISO 179-1,
subclause 7.7.
NOTE — As can be seen from figure 2, the deflection and the impact energy at maximum force are identical to the deflection
and impact energy at break in the case of splintering failure (see curve s) and brittle failure (see curve b), where unstable
cracking takes place at the maximum impact force.
4 Principle
A rod-shaped test specimen, supported near its ends as a horizontal beam, is impacted perpendicularly, with the
line of impact midway between the supports, and bent at a high, nominally constant velocity. The impact geometry
is described in ISO 13802, clause 5. During the impact, the impact force is recorded. Depending on the method of
evaluation, the deflection of the specimen may be either measured directly by suitable measuring devices or, in the
case of energy carriers which give a frictionless impact, calculated from the initial velocity and the force as a
function of time. The force-deflection diagram obtained in these tests describes the high-bending-rate impact
behaviour of the specimen from which several aspects of the material properties may be inferred.
5 Apparatus
5.1 Test machine
5.1.1 Basic components
The basic components of the test machine are the energy carrier, the striker and the frame with its specimen
supports. The energy carrier may be of the inertial type (e.g. a pendulum or free-falling dart, which may be spring or
pneumatically assisted before impact) or of the hydraulic type.
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The test machine shall ensure that the specimen is bent by the impact at a nominally constant velocity
perpendicular to the specimen length. The force exerted on the specimen shall be measurable, and its deflection in
the direction of impact shall be derivable or measurable.
5.1.2 Energy carrier
For the low-energy pendulum types specified in ISO 179-1 (see also ISO 13802, subclause 5.2.3), the impact
velocity v is 2,90 m/s – 0,15 m/s and for the high-energy types it is 3,8 m/s – 0,2 m/s. For the purposes of
0
comparing impact strength data obtained using this method with data obtained in accordance with ISO 179-1, the
impact velocity used in this part of ISO 179 shall be 2,90 m/s – 0,15 m/s, although it may be desirable to also use
the impact velocity v = 3,8 m/s – 0,2 m/s (see also notes 1 and 2 below).
0
To avoid obtaining results which cannot be compared due to the viscoelastic behaviour of the material under test,
the decrease in the velocity during impact shall not be greater than 10 % (see note 3 below).
The hydraulic-type energy carrier is a high-speed impact-testing machine with suitable attachments. Any inaccuracy
in the velocity of the striker relative to the specimen supports during impact shall be checked, e.g. by recording the
deflection-time curve and checking the slope.
In the case of gravitationally accelerated energy carriers, the above impact velocities correspond to drop heights of
43 cm – 5 cm and 74 cm – 7 cm, respectively, the latter representing an increase by a factor of 1,54 in the kinetic
energy E at impact if the same energy carrier is used at both impact velocities.
The maximum permitted decrease in velocity during impact of 10 % specified above means that the kinetic energy
E, in joules, at impact must satisfy the condition
EW*>5 . . . (1)
*
where W is the highest value, in joules, of the energy to be measured (see ISO 13802, annex C, and note 2).
The mass m , in kilograms, of the energy carrier must therefore satisfy inequalities (2) and (3):
C
2
*
mW>10 v . . . (2)
C
0
mW>12,* whenv= 2,9 m s . . . (3)
C 0
e.g.
mW>12 kg when * = 10 J
C
NOTES
1 The height of the inertial peak F (see figure 1, curve b), and also the amplitudes of the subsequent vibrations of the
I
specimen, increase with increasing impact velocity. For basic information about these vibrations, see annex A and references
[1] and [2] in annex C. For further information about the interpretation of the inertial peak and the damping of vibrations, see
annex A.
2 For special applications, e.g. testing precracked test specimens to obtain data on fracture properties, it may be useful to use
a lower impact velocity of e.g. 1 m/s – 0,05 m/s to reduce the vibrations mentioned in note 1.
3 This condition is in accordance with the conditions given in ISO 179-1, subclause 7.3 (see ISO 13802, annex C). It ensures
that the change in velocity during impact is comparable to that in conventional impact testing, and consequently the values of
impact strength are comparable. This is important, because plastics are bending-rate-sensitive, especially at temperatures
close to transition temperatures.
5.1.3 Striking edge
See ISO 13802, subclause 5.8.1 and table 3.
Any material with sufficient resistance to wear and sufficiently high strength to prevent it from being deformed, as
well as being capable of transmitting the forces exerted upon the specimen to the load-measuring device, can be
used for the striking edge.
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NOTE — Experience shows that steel is generally suitable. However, a material of lower density, e.g. titanium, can be used to
increase the natural frequency of the load-measuring system.
5.1.4 Pendulum
The pendulum shall conform to ISO 13802, subclause 5.2 and table 3.
5.1.5 Test specimen supports
The test specimen supports shall conform to ISO 13802, subclause 5.7.1.
5.1.6 Frame
The frame of the test machine shall be capable of being levelled so that the striker and the specimen supports
conform to 5.1.3 and 5.1.5.
When calculating deflections from the kinetic energy of the energy carrier, the ratio m /m of the mass of the frame
F C
to the mass of the energy carrier shall be at least 10 (see annex B and notes 1 and 2 below). For directly measured
deflections, this ratio is a recommendation only. Impact-testing machines are generally susceptible to acoustic
vibrations. Therefore, the centre of gravity of the frame shall be positioned in the line of impact.
NOTES
1 ISO 13802, subclause 5.3.3, requires a pendulum mass to foundation mass ratio of 40 in order to minimize the energy
transfer into the foundation. However, here the force exerted by the striker upon the specimen and its deflection are
determined, and any energy transfer into the foundation does not influence the test result.
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 179-2
Première édition
1997-12-15
Plastiques — Détermination des
caractéristiques au choc Charpy —
Partie 2:
Essai de choc instrumenté
Plastics — Determination of Charpy impact properties —
Part 2: Instrumented impact test
A
Numéro de référence
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Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d'organismes nationaux de normalisation (comités membres de
l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales,
en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore
étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en
ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 179-2 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité SC 2, Propriétés mécaniques.
L'ISO 179 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général
Plastiques — Détermination des caractéristiques au choc Charpy:
— Partie 1: Essai de choc non instrumenté
— Partie 2: Essai de choc instrumenté
Les annexes A à C de la présente partie de l'ISO 179 sont données
uniquement à titre d'information.
© ISO 1997
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord
écrit de l'éditeur.
Organisation internationale de normalisation
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Internet central@iso.ch
X.400 c=ch; a=400net; p=iso; o=isocs; s=central
Imprimé en Suisse
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NORME INTERNATIONALE ISO ISO 179-2:1997(F)
Plastiques — Détermination des caractéristiques au choc
Charpy —
Partie 2:
Essai de choc instrumenté
1 Domaine d'application
1.1 La présente partie de l'ISO 179 prescrit une méthode pour la détermination des propriétés des plastiques au
choc Charpy à partir de diagrammes force/flèche. L'ISO 179-1 définit différents types d'éprouvettes en forme de
barreau, diverses configurations d'essai, ainsi que les paramètres d'essai à adopter suivant le type de matériau,
d'éprouvette et d'entaille.
En outre, sont présentés les effets dynamiques, tels que la résonance de la cellule de charge/du percuteur, la
résonance de l'éprouvette et les pics d'inertie au contact initial (voir figure 1, courbe b, et annexe A).
1.2 Pour comparer les méthodes d'essai Izod et Charpy, voir ISO 179-1, article 1.
L'ISO 179-1 est utilisable pour caractériser le comportement au choc mais uniquement à partir de la résistance au
choc et avec un appareil dont l'énergie potentielle est adaptée à l'énergie particulière à la rupture à mesurer (voir
ISO 13802, annexe C). La présente partie de l'ISO 179 est utilisable lorsqu'un diagramme force/flèche ou
force/temps est nécessaire pour caractériser le comportement au choc et pour mettre au point un appareillage
automatique, c'est-à-dire un appareillage qui évite l'ajustement des énergies mentionné plus haut.
1.3 En ce qui concerne l'éventail des matériaux à soumettre à l'essai au moyen de la présente méthode, voir
ISO 179-1, article 1.
1.4 En ce qui concerne la comparabilité générale des résultats d'essai, voir ISO 179-1, article 1.
1.5 La méthode ne peut être utilisée comme source de données pour les calculs à effectuer lors de la conception
de composants. Cependant, les possibilités d'utilisation des données obtenues ne font pas l'objet de la présente
partie de l'ISO 179. Toute application des données obtenues conformément à la présente partie de l'ISO 179, pour
des besoins de conception, doit être spécifiée en mentionnant la norme correspondante ou faire l'objet d'un accord
entre les parties intéressées.
Des informations relatives au comportement caractéristique des matériaux peuvent être obtenues en conduisant les
essais à différentes températures, en faisant varier l'épaisseur et/ou le rayon de l'entaille et en soumettant à l'essai
des éprouvettes ayant été préparées dans différentes conditions.
La présente partie de l'ISO 179 n'a pas pour but de donner une explication du mécanisme qui intervient à chaque
point particulier du diagramme force/flèche. Ces explications sont étudiées dans le cadre des recherches
scientifiques actuellement en cours.
1.6 Les résultats d'essai ne sont comparables qui si les conditions de préparation des éprouvettes et les
conditions d'essai retenues sont les mêmes. Pour évaluer de manière exhaustive la réaction à la contrainte de
1
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choc, il est nécessaire d'effectuer les déterminations en fonction de la température et de la vitesse de déformation
pour les différentes variables propres au matériau telles que la cristallinité ou la teneur en humidité. De ce fait, le
comportement au choc des produits finis ne peut pas être directement déduit de l'essai, mais les éprouvettes
peuvent être prélevées sur les produits finis afin d'être soumises aux essais conformément à la présente méthode.
1.7 Les résistances au choc déterminées par la présente méthode peuvent remplacer celles qui sont déterminées
conformément à l'ISO 179-1 si leur comparabilité a été établie lors des essais antérieurs.
2 Références normatives
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite, constituent des
dispositions valables pour la présente partie de l'ISO 179. Au moment de la publication, les éditions indiquées
étaient en vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des accords fondés sur la présente
partie de l'ISO 179 sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les éditions les plus récentes des normes
indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de l'ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur
à un moment donné.
1)
ISO 179-1:— , Plastiques — Détermination des caractéristiques au choc Charpy — Partie 1: Essai de choc non
instrumenté.
2)
ISO 13802:— , Plastiques — Vérification des machines d'essai de choc pendulaire — Essais de choc Charpy,
Izod et de choc-traction.
3 Définitions
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 179, les définitions données dans l'ISO 179-1, ainsi que les
suivantes, s'appliquent:
3.1 vitesse d'impact, v : Vitesse du percuteur et par rapport aux appuis de l'éprouvette au moment du choc.
0
Elle est exprimée en mètres par seconde (m/s).
3.2 pic d'inertie: Premier pic apparaissant sur un diagramme force/temps ou force/flèche. Il résulte de l'inertie de
la partie d'éprouvette soumise à une accélération après le premier contact avec le percuteur (voir figure 1, courbe b,
et annexe A).
3.3 force d'impact, F: Force exercée par le bord du percuteur sur l'éprouvette dans le sens du choc.
Elle est exprimée en newtons (N).
3.4 flèche, s: Déplacement du percuteur par rapport aux appuis de l'éprouvette après le choc, dès le premier
contact entre le percuteur et l'éprouvette.
Elle est exprimée en millimètres (mm).
3.5 énergie d'impact, W: Travail effectué pour soumettre une accélération, déformer et rompre l'éprouvette
jusqu'à l'obtention de la flèche s.
Elle est exprimée en joules (J).
Elle correspond à l'aire de la surface située sous la courbe force/flèche, obtenue par intégration en partant du point
d'impact jusqu'à la flèche s.
___________
1) À publier. (Révision de l'ISO 179:1993)
2) À publier.
2
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Figure 1 — Courbes caractéristiques force/flèche (N et t) et force/temps (b)
(pour les types de défaillance, voir figure 2)
3
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N = non-rupture: écoulement suivi d'une déformation plastique jusqu'à la limite de flèche s ;
L
P = rupture partielle: écoulement suivi d'une fissuration stable donnant, à la limite de flèche s , une force supérieure de
L
5 % à la force maximale;
t = rupture tenace: écoulement suivi d'une fissuration stable donnant, à la limite de flèche s , une force inférieure ou
L
égale à 5 % à la force maximale;
b = rupture fragile: écoulement suivi d'une fissuration instable;
s = écaillage: fissuration instable suivie d'un écoulement;
s = limite de flèche; début de «pull-through».
L
NOTE — La différence des modes de déformation explique que les courbes force/déformation obtenues suivant la présente partie de
[1]
l'ISO 179 diffèrent de celles de l'ISO 6603-2 . Le premier incident de la procédure instrumentée apparaît en particulier sous la forme d'une
diminution brusque de la force (amorce de fissure) suivie d'une augmentation graduelle de la force. Aucune augmentation de la force après
l'amorce de fissure n'est jamais observée dans les essais de flexion par choc avec appuis en trois points. Les effets d'inertie ne sont en outre
pas aussi prononcés pour les essais de choc à plat que pour les essais de flexion sous choc (voir annexe A).
Figure 2 — Courbes caractéristiques force/flèche montrant différents types de défaillance pour les
éprouvettes de type 1 essayées sur chant
3.6 force maximale d'impact, F : Valeur maximale de la force d'impact représentée sur un diagramme
M
force/temps ou force/flèche (voir figure 1).
Elle est exprimée en newtons (N).
4
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3.7 flèche à la force maximale d'impact, s : Flèche à laquelle apparaît la force maximale d'impact F (voir
M M
figure 1).
Elle est exprimée en millimètres (mm).
3.8 Travail effectué jusqu'à l'obtention de la flèche à la force
énergie à la force maximale d'impact, W :
M
maximale d'impact.
Elle est exprimée en joules (J).
3.9 flèche à la rupture, s : Flèche à laquelle la force d'impact est réduite à 5 % au maximum de la force
B
maximale d'impact F (voir figure 1).
M
Elle est exprimée en millimètres (mm).
Il est primordial de faire une distinction entre la flèche à la rupture s et la limite de flèche s au début du passage
B L
entre les appuis (voir figure 1, courbe N) qui est déterminée par la longueur l et la largeur b de l'éprouvette ainsi que
par la distance entre appuis L. Pour les éprouvettes de type 1 sur chant, s se situe entre 32 mm et 34 mm.
L
NOTE — Lorsqu'on essaye les éprouvettes de type 1 sur chant, on observe parfois des limites apparentes de flèche, c'est-à-
dire des valeurs de flèche étonnamment basses (20 mm seulement), auxquelles la force d'impact devient nulle, alors même
que les éprouvettes essayées ne se rompent pas. Si l'on effectue l'essai lentement, dans de tels cas, on s'aperçoit que
l'éprouvette passe de la position sur chant à une position à plat plus stable, sous l'effet combiné d'une flexion et d'une torsion.
Cette observation peut facilement être confirmée par un contrôle de l'éprouvette qui est fléchie par rapport à un axe qui n'est
pas parallèle à sa largeur mais incliné sur celle-ci. Ce phénomène est provoqué par le rapport élevé de la rigidité à la flexion de
l'éprouvette sur chant et à plat et est déclenché par de petites asymétries, par exemple l'angle de dépouille.
Ce phénomène peut être évité par l'emploi d'éléments de guidage en avant du bord de l'impacteur instrumenté, mais sans être
reliés à lui, empêchant ainsi la partie centrale de l'éprouvette de subir une torsion de forte amplitude.
3.10 énergie d'impact à la rupture, W : Travail effectué pour déformer l'éprouvette jusqu'à l'obtention de la
B
flèche à la rupture s .
B
Elle est exprimée en joules (J).
3.11 résistance à la flexion sous choc sur éprouvette Charpy (avec entaille, a (a ): Énergie d'impact à la
cU cN
rupture relative à la section droite centrale initiale A (A ) d'une éprouvette non entaillée (avec entaille) (voir 8.4 et
N
ISO 179-1, paragraphes 3.1 et 3.2).
2
Elle est exprimée en kilojoules par mètre carré (kJ/m ).
3.12 type de défaillance: Type de comportement du matériau soumis à essai entraînant une déformation (voir
figure 2). Cette défaillance peut ne pas entraîner de rupture (N), ou entraîner une rupture partielle (P), tenace (t),
fragile (b) ou un écaillage (s).
Les types t, b et s représentent des sous-groupes de la rupture complète C et de la rupture charnière H définies
dans l'ISO 179-1. Pour ces types de rupture, il est possible d'adopter une valeur moyenne commune de l'énergie à
la rupture W et donc de la résistance au choc Charpy. Lorsque les éprouvettes présentent une rupture partielle (P)
B
et lorsque les matériaux présentent une rupture avec cisaillement interlaminaire, il convient de se reporter à
l'ISO 179-1, paragraphe 7.6. Lorsque les éprouvettes présentent des ruptures de plusieurs types, il convient de se
reporter à l'ISO 179-1, paragraphe 7.7.
NOTE — Comme le montre la figure 2, la flèche et l'énergie d'impact à la force maximale sont identiques aux valeurs de la
flèche et de l'énergie d'impact à la rupture dans le cas d'un écaillage (courbe s) ou d'une rupture fragile (courbe b), si une
fissuration instable s'amorce à la force maximale d'impact.
5
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ISO
ISO 179-2:1997(F)
4 Principe
Une éprouvette en forme de barreau, supportée au voisinage de ses extrémités comme une poutre horizontale,
subit un choc appliqué à la verticale (à mi-distance des appuis), et une flexion se produisant à une vitesse nominale
constante élevée. Les caractéristiques géométriques relatives au choc sont décrites dans l'ISO 13802, article 5.
Pendant la durée de l'essai, on enregistre la force d'impact. Suivant le mode d'évaluation retenu, la flèche subie par
l'éprouvette peut, soit être mesurée directement au moyen de dispositifs de mesure appropriés, soit être calculée à
partir de la vitesse initiale et de la force en fonction du temps dans le cas d'utilisation de «vecteurs d'énergie»
donnant un choc sans frottement. Le diagramme force/fléchissement obtenu lors de ces essais décrit le
comportement au choc-flexion à haute énergie de l'éprouvette à partir duquel il est possible de déduire plusieurs
aspects des propriétés du matériau considéré.
5 Appareillage
5.1 Machine d'essai
5.1.1 Principaux éléments
Les principaux éléments constitutifs de la machine d'essai dont le «vecteur d'énergie», le percuteur et le bâti muni
des supports d'éprouvette. La transmission de l'énergie peut s'effectuer par l'intermédiaire d'une masse inerte (par
exemple pendule ou mouton à chute libre, éventuellement assisté par un ressort ou un dispositif pneumatique avant
le choc) ou, le cas échéant, par un vérin hydraulique.
La machine d'essai doit permettre de soumettre l'éprouvette à une flexion, à une vitesse nominale constante,
perpendiculairement à la longueur de l'éprouvette. La force exercée sur l'éprouvette doit pouvoir être mesurée et la
flèche subie par celle-ci dans la direction de percussion doit pouvoir être calculée ou mesurée.
5.1.2 «Vecteur d'énergie»
Pour les types de pendule à faible énergie prescrits dans l'ISO 179-1 (voir également ISO 13802, paragraphe
5.2.3), la vitesse d'impact v est de 2,90 m/s – 0,15 m/s et, pour les types de pendule à forte énergie elle est de
0
3,8 m/s – 0,2 m/s. Pour pouvoir comparer les données de résistance au choc obtenues au moyen de la présente
méthode avec celles obtenues conformément à l'ISO 179-1, la vitesse d'impact utilisée dans la présente partie de
l'ISO 179 doit être de 2,90 m/s – 0,15 m/s, bien qu'il puisse s'avérer souhaitable d'adopter en plus une vitesse
d'impact v = 3,8 m/s – 0,2 m/s (voir aussi notes 1 et 2 ci-dessous).
0
Pour éviter de ne pas pouvoir comparer les résultats en raison d'un comportement viscoélastique du matériau en
essai, la diminution de la vitesse en cours d'essai ne doit pas dépasser 10 % (voir note 3 ci-dessous).
Le vérin hydraulique est une machine d'essai de choc à haute vitesse à système de fixation adapté. Tout écart de
vitesse du percuteur par rapport aux supports d'éprouvettes pendant le choc doit être contrôlé, par exemple en
enregistrant la courbe flèche/temps et en en vérifiant la pente.
Lorsque le «vecteur d'énergie» subit l'accélération due à la pesanteur, les vitesses d'impact ci-dessus
correspondent à des hauteurs de chute de 43 cm – 5 cm et 74 cm – 7 cm respectivement, ce qui représente à
l'impact une augmentation de l'énergie cinétique E d'un facteur de 1,54 si le même percuteur est utilisé aux deux
vitesses d'impact.
La diminution de vitesse permise correspond à une énergie cinétique E, en joules, lors du choc satisfaisant la
condition
EW*>5 . . . (1)
*
où W est la valeur la plus élevée, en joules, de l'énergie à mesurer (voir ISO 13802, annexe C, et note 2), exprimée
en joules.
La valeur masse m , en kilogrammes, du «vecteur d'énergie» doit donc satisfaire les inégalités (2) et (3):
C
6
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ISO
ISO 179-2:1997(F)
2
*
mW>10 v . . . (2)
C
0
mW>12,* pourv= 2,9 m s . . . (3)
C 0
Par exemple:
mW>12 kg pour * = 10 J
C
NOTES
1 La hauteur du pic d'inertie F (voir figure 1, courbe b), ainsi que les amplitudes des vibrations subies par l'éprouvette qui en
I
découlent, augmentent au fur et à mesure que croît la vitesse d'impact. Pour les données de base concernant les vibrations,
voir annexe A et références [1] et [2] de l'annexe C.
Pour obtenir de plus amples informations à propos du pic d'inertie et de l'amortissement des vibrations, voir annexe A.
2 En cas d'applications particulières, par exemple essais d'éprouvettes préentaillées pour obtenir des données sur les
caractéristiques de la rupture, il peut être utile d'employer une vitesse d'impact plus faible, par exemple 1 m/s – 0,05 m/s, de
façon à réduire les vibrations mentionnées dans la note 1.
3 Les conditions précitées sont conformes aux prescriptions de l'ISO 179-1, paragraphe 7.3 (voir ISO 13802, annexe C). Elles
garantissent que la variation de la vitesse intervenant au cours de l'essai de choc sont comparables à celle qui est pratiquée
lors d'essais conventionnels, et que les chocs sont par conséquent d'une puissance comparable. Ces considérations sont
importantes, car les matières plastiques peuvent être sensibles aux variations de vitesse, notamment à l'approche des
températures de transition.
5.1.3 Percuteur
Voir ISO 13802, paragraphe 5.8.1 et tableau 3.
Le percuteur peut être constitué de n'importe quel matériau ayant une résistance à l'usure suffisante et une
résistance suffisamment élevée pour ne pas subir de déformation. Ce matériau doit également pouvoir transmettre
les forces exercées sur l'éprouvette aux dispositifs de mesurage de la charge.
NOTE — L'expérience prouve que l'usage de l'acier est possible dans la plupart des cas. Cependant, le recours à un
matériau de plus faible masse volumique, tel que le titane, permet d'augmenter la fréquence de résonance de la chaîne de
mesurage de la charge.
5.1.4 Pendule
Le pendule doit être conforme à l'ISO 13802, paragraphe 5.2 et tableau 3.
5.1.5 Supports d'éprouvettes
Les supports d'éprouvettes doivent être conformes à l'ISO 13802, paragraphe 5.7.1.
5.1.6 Bâti
Le niveau du bâti de la machine d'essai doit pouvoir être réglé de sorte que le percuteur et les supports
d'éprouvettes soient dans la position conforme aux prescriptions de 5.1.3 et 5.1.5.
Lorsque les flèches sont obtenues par le calcul à partir de l'énergie cinétique du «vecteur d'énergie», le rapport de
masse m /m de la masse du bâti à la masse du «vecteur d'énergie» doit être au moins égal à 10 (voir annexe B, et
F C
notes 1 et 2 ci-dessous). Lorsque les flèches sont obtenues par mesurage direct, il est simplement recommandé
d'utiliser ce rapport. Les machines d'essai de choc sont généralement sensibles aux vibrations acoustiques. Aussi,
le centre de gravité du bâti doit-il se situer sur la ligne de choc.
NOTES
1 Conformément à l'ISO 13802, paragraphe 5.3.3, un rapport de 40 de la masse du pendule à celle de la base est exigé afin
de réduire au maximum le transfert d'énergie vers la base, Cependant, du fait
...
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