ISO 15310:1999
(Main)Fibre-reinforced plastic composites — Determination of the in-plane shear modulus by the plate twist method
Fibre-reinforced plastic composites — Determination of the in-plane shear modulus by the plate twist method
1.1 This International Standard specifies a method for determining the in-plane shear modulus (G12) of fibrereinforced plastic composites using a standard plate specimen. When applied to isotropic materials, the shear modulus measured is independent of direction. 1.2 The method is used to determine the shear modulus of the test specimens but not to determine the shear strength. It applies to a plate supported on two points on one diagonal and loaded on the other diagonal by the simultaneous movement of two loading points attached to a cross-beam. 1.3 The method is suitable for use with fibre-reinforced plastic composites with both thermoset and thermoplastic matrices. Due to the shear deformation being applied under flexural conditions, for laminated materials with different fibre formats and/or different orientations, the layers of material must be well distributed across the section so that it is approximately "homogeneous" in the through-thickness direction. The principal material axes, if present, must be orientated normal to the plate edges (see 3.8). NOTE This method can be applied to unreinforced polymers and other materials (e.g. metals, ceramics and metal- or ceramic-matrix composites). For material fabricated using unidirectional plies, the shear modulus obtained using a multidirectional specimen (i.e. 0°/90°/_ 45°) is not the same as that obtained for unidirectional or cross-ply (0°/90°) material. 1.4 The method is performed using specimens which may be moulded to the chosen dimensions, machined from test plates or machined from flat areas of products. 1.5 The method specifies preferred dimensions for the specimen. Tests which are carried out on specimens of other dimensions, or on specimens which are prepared under different conditions, may produce results which are not comparable. Other factors, such as the speed of testing and the conditioning of the specimens, can influence the results. Consequently, when comparative data are required, these factors must be carefully controlled and recorded. NOTE The stress-strain response in shear is very non-linear at higher strain levels. This test method determines the modulus within a low strain region and is not applicable to higher strains.
Composites plastiques renforcés de fibres — Détermination du module de cisaillement dans le plan par la méthode de torsion de plaque
1.1 La présente Norme internationale spécifie une méthode pour la détermination du module de cisaillement plan (G12) des composites plastiques renforcés de fibres utilisant une éprouvette d'essai plane (plaque). Dans le cas de matériaux isotropes, le module de cisaillement mesuré est indépendant de la direction. 1.2 La méthode est utilisée pour déterminer le module de cisaillement des éprouvettes d'essai, mais pas pour déterminer la résistance au cisaillement. Elle s'applique à une plaque supportée en deux points sur une diagonale et chargée, sur l'autre diagonale, par le déplacement simultané de deux points de chargement fixés à une traverse. 1.3 La méthode peut être utilisée sur des composites à base de matériaux plastiques renforcés par des fibres, à la fois avec des matrices thermodurcissables et des matrices thermoplastiques. Compte tenu de la déformation de cisaillement induite par des conditions de flexion, dans le cas de matériaux stratifiés qui contiennent des fibres de présentations différentes et/ou d'orientations différentes, les couches de matériaux doivent être bien réparties sur toute la section de façon que le matériau soit approximativement «homogène» dans le sens de l'épaisseur. Les axes principaux du matériau doivent, le cas échéant, être orientés perpendiculairement par rapport aux bords de la plaque (voir 3.8). NOTE Cette méthode peut être appliquée aux polymères et autres matériaux non renforcés (par exemple métaux et céramiques, matériaux composites à matrice métallique ou céramique). Pour les matériaux fabriqués avec des plis unidirectionnels, le module de cisaillement obtenu sur une éprouvette multidirectionnelle (c'est-à-dire 0°/90°/_ 45°) n'est pas le même que celui obtenu sur un matériau unidirectionnel ou croisé (0°/90°). 1.4 La méthode utilise des éprouvettes pouvant être moulées aux dimensions choisies, ou usinées à partir de plaques d'essai ou de surfaces planes de produits. 1.5 La méthode spécifie les dimensions préférentielles de l'éprouvette. Les essais réalisés avec des éprouvettes de dimensions différentes, ou avec des éprouvettes préparées dans des conditions différentes peuvent produire des résultats qui ne sont pas comparables. D'autres facteurs, tels que la vitesse d'essai et le conditionnement des éprouvettes peuvent influer sur les résultats. Par conséquent, lorsque des données comparatives sont requises, ces facteurs doivent être contrôlés et consignés avec la plus grande attention. NOTE La réponse contrainte-déformation en cisaillement est fortement non linéaire aux niveaux élevés de déformation. La présente méthode d'essai détermine le module dans le domaine des faibles déformations et n'est pas applicable à des déformations plus importantes.
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15310
First edition
1999-12-15
Fibre-reinforced plastic composites —
Determination of the in-plane shear
modulus by the plate twist method
Composites plastiques renforcés de fibres — Détermination du module de
cisaillement dans le plan par la méthode de torsion de plaque
Reference number
ISO 15310:1999(E)
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ISO 1999
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ISO 15310:1999(E)
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ISO 15310:1999(E)
Contents Page
Foreword.iv
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Definitions .2
4 Principle.3
5 Apparatus .4
6 Test specimens.6
7 Number of test specimens.7
8 Conditioning.7
9 Procedure .7
10 Calculation and expression of results.7
11 Precision.9
12 Test report .9
Annex A (informative) Precision data.10
Bibliography.11
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ISO 15310:1999(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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
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.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard ISO 15310 was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee
SC 13, Composites and reinforcement fibres.
Annex A of this International Standard is for information only.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 15310:1999(E)
Fibre-reinforced plastic composites — Determination of the
in-plane shear modulus by the plate twist method
1 Scope
1.1 This International Standard specifies a method for determining the in-plane shear modulus (G )of fibre-
12
reinforced plastic composites using a standard plate specimen. When applied to isotropic materials, the shear
modulus measured is independent of direction.
1.2 The method is used to determine the shear modulus of the test specimens but not to determine the shear
strength. It applies to a plate supported on two points on one diagonal and loaded on the other diagonal by the
simultaneous movement of two loading points attached to a cross-beam.
1.3 The method is suitable for use with fibre-reinforced plastic composites with both thermoset and thermoplastic
matrices.
Due to the shear deformation being applied under flexural conditions, for laminated materials with different fibre
formats and/or different orientations, the layers of material must be well distributed across the section so that it is
approximately “homogeneous” in the through-thickness direction.
The principal material axes, if present, must be orientated normal to the plate edges (see 3.8).
NOTE This method can be applied to unreinforced polymers and other materials (e.g. metals, ceramics and metal- or
ceramic-matrix composites).
For material fabricated using unidirectional plies, the shear modulus obtained using a multidirectional specimen
(i.e. 0°/90°/� 45°) is not the same as that obtained for unidirectional or cross-ply (0°/90°) material.
1.4 The method is performed using specimens which may be moulded to the chosen dimensions, machined from
test plates or machined from flat areas of products.
1.5 The method specifies preferred dimensions for the specimen. Tests which are carried out on specimens of
other dimensions, or on specimens which are prepared under different conditions, may produce results which are
not comparable. Other factors, such as the speed of testing and the conditioning of the specimens, can influence
the results. Consequently, when comparative data are required, these factors must be carefully controlled and
recorded.
NOTE The stress-strain response in shear is very non-linear at higher strain levels. This test method determines the
modulus within a low strain region and is not applicable to higher strains.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this International Standard. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, these publications
do not apply. However, parties to agreements based on this International Standard are encouraged to investigate
the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For undated
references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC maintain
registers of currently valid International Standards.
© ISO 1999 – All rights reserved 1
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ISO 15310:1999(E)
ISO 291:1997, Plastics — Standard atmospheres for conditioning and testing.
1)
ISO 1268:1974 , Plastics — Preparation of glass fibre reinforced, resin bonded, low-pressure laminated plates or
panels for test purposes.
ISO 2602:1980, Statistical interpretation of test results — Estimation of the mean — Confidence interval.
ISO 2818:1994, Plastics — Preparation of test specimens by machining.
ISO 5893:1993, Rubber and plastics test equipment — Tensile, flexural and compression types (constant rate of
traverse) — Description.
3 Definitions
For the purposes of this International Standard, the following definitions apply.
3.1
plate deflection
w
the distance over which the loading points move relative to the support points (see Figure 2), expressed in mm
NOTE The plate deflection is normally taken from the movement of the rigid cross-beam carrying the two loading points.
3.2
modulus of elasticity in shear
in-plane shear modulus
G
12
the shear modulus, expressed in GPa, in a direction other than that of the reinforcement,
measured between plate deflections of 0,1h and 0,3h,where h is the plate thickness (see 3.7)
3.3
speed of testing
the rate of movement of the loading points relative to the support points, expressed in mm/min
3.4
span
S
the mean of the distance S between the two support points and the distance S between the two loading points
1 2
(see Figure 3), expressed in mm
3.5
diagonal length
D
the distance between diametrically opposite corners of the plate, expressed in mm
It is calculated as follows:
1
22
2
Da��'"a
ej
1) ISO 1268:1974 is under revision in nine parts covering a wide range of composite materials and fabrication processes
(e.g.RTM,SMC,filament winding).
2 © ISO 1999 – All rights reserved
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ISO 15310:1999(E)
3.6
specimen widths
a', a"
the mean widths of the specimen in each direction (see Figure 2), expressed in mm
3.7
specimen thickness
h
the mean thickness of the specimen, expressed in mm
3.8
specimen coordinate axes
the coordinate axes for the material under test, as defined in Figure 1
The direction parallel to the principal fibre axis is
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15310
Première édition
1999-12-15
Composites plastiques renforcés de
fibres — Détermination du module de
cisaillement dans le plan par la méthode de
torsion de plaque
Fibre-reinforced plastic composites — Determination of the in-plane shear
modulus by the plate twist method
Numéro de référence
ISO 15310:1999(F)
©
ISO 1999
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ISO 15310:1999(F)
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ISO 15310:1999(F)
Sommaire Page
Avant-propos.iv
1 Domaine d'application.1
2 Références normatives .2
3 Termes et définitions.2
4 Principe.4
5 Appareillage .5
6 Éprouvettes .6
7 Nombre d'éprouvettes.7
8 Conditionnement .7
9 Mode opératoire.7
10 Calcul et expression des résultats.7
11 Fidélité .9
12 Rapport d'essai .9
Annexe A (informative) Données relatives à la fidélité.10
Bibliographie .11
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ISO 15310:1999(F)
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 Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.
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.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
La Norme internationale ISO 15310 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité
SC 13, Composites et fibres de renforcement.
L’annexe A de la présente Norme internationale est donnée uniquement à titre d’information.
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NORME INTERNATIONALE ISO 15310:1999(F)
Composites plastiques renforcés de fibres — Détermination du
module de cisaillement dans le plan par la méthode de torsion de
plaque
1 Domaine d'application
1.1 La présente Norme internationale spécifie une méthode pour la détermination du module de cisaillement
plan (G ) des composites plastiques renforcés de fibres utilisant une éprouvette d'essai plane (plaque). Dans le
12
cas de matériaux isotropes, le module de cisaillement mesuré est indépendant de la direction.
1.2 La méthode est utilisée pour déterminer le module de cisaillement des éprouvettes d'essai, mais pas pour
déterminer la résistance au cisaillement. Elle s'applique à une plaque supportée en deux points sur une diagonale
et chargée, sur l'autre diagonale, par le déplacement simultané de deux points de chargement fixés à une traverse.
1.3 La méthode peut être utilisée sur des composites à base de matériaux plastiques renforcés par des fibres, à
la fois avec des matrices thermodurcissables et des matrices thermoplastiques.
Compte tenu de la déformation de cisaillement induite par des conditions de flexion, dans le cas de matériaux
stratifiés qui contiennent des fibres de présentations différentes et/ou d’orientations différentes, les couches de
matériaux doivent être bien réparties sur toute la section de façon que le matériau soit approximativement
«homogène» dans le sens de l'épaisseur.
Les axes principaux du matériau doivent, le cas échéant, être orientés perpendiculairement par rapport aux bords
de la plaque (voir 3.8).
NOTE Cette méthode peut être appliquée aux polymères et autres matériaux non renforcés (par exemple métaux et
céramiques, matériaux composites à matrice métallique ou céramique).
Pour les matériaux fabriqués avec des plis unidirectionnels, le module de cisaillement obtenu sur une éprouvette
multidirectionnelle (c'est-à-dire 0°/90°/� 45°) n'est pas le même que celui obtenu sur un matériau unidirectionnel ou
croisé (0°/90°).
1.4 La méthode utilise des éprouvettes pouvant être moulées aux dimensions choisies, ou usinées à partir de
plaques d'essai ou de surfaces planes de produits.
1.5 La méthode spécifie les dimensions préférentielles de l'éprouvette. Les essais réalisés avec des éprouvettes
de dimensions différentes, ou avec des éprouvettes préparées dans des conditions différentes peuvent produire
des résultats qui ne sont pas comparables. D'autres facteurs, tels que la vitesse d'essai et le conditionnement des
éprouvettes peuvent influer sur les résultats. Par conséquent, lorsque des données comparatives sont requises,
ces facteurs doivent être contrôlés et consignés avec la plus grande attention.
NOTE La réponse contrainte-déformation en cisaillement est fortement non linéaire aux niveaux élevés de déformation. La
présente méthode d'essai détermine le module dans le domaine des faibles déformations et n'est pas applicable à des
déformations plus importantes.
© ISO 1999 – Tous droits réservés 1
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ISO 15310:1999(F)
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO 291:1997, Plastiques — Atmosphères normales de conditionnement et d'essai.
1)
ISO 1268:1974 , Matières plastiques — Préparation de plaques ou de panneaux en stratifiés verre textile-résine
basse-pression pour la réalisation d'éprouvettes.
ISO 2602:1980, Interprétation statistique de résultats d'essais — Estimation de la moyenne — Intervalle de
confiance.
ISO 2818:1994, Plastiques — Préparation des éprouvettes par usinage.
ISO 5893:1993, Appareils d'essai du caoutchouc et des plastiques — Types pour traction, flexion et compression
(vitesse de translation constante) — Description.
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
flèchede laplaque
w
distance de laquelle les points de chargement se déplacent par rapport aux points d'appui (voir Figure 2), exprimée
en mm
NOTE La flèche de la plaque se mesure normalement à partir du mouvement de la traverse rigide portant les deux points
de chargement.
3.2
module d'élasticité en cisaillement
module de cisaillement dans le plan
G
12
�matériaux isotropes� module de cisaillement, exprimé en GPa, dans une direction autre que celle du renfort,
mesuré entre les flèches de la plaque valant 0,1h et 0,3h,où h est l’épaisseur de la plaque (voir 3.7)
3.3
vitesse d'essai
vitesse de déplacement des points de chargement par rapport aux points d'appui, exprimée en mm/min
3.4
portée
S
moyennedeladistance S entre les deux points d'appui et de la distance S entre les deux points de chargement
1 2
(voir Figure 3), exprimée en mm
1)
L’ISO 1268:1974 est actuellement en cours de révision sous la forme d’une norme en neuf parties couvrant une large
gamme de matériaux composites et de procédés de fabrication (par exemple RTM, SMC, enroulement filamentaire).
2 © ISO 1999 – Tous droits réservés
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ISO 15310:1999(F)
3.5
diagonale
D
distance entre deux coins diamétralement opposés de la plaque, exprimée en mm
Elle est calculée comme suit:
1
22
2
Da��'"a
ej
3.6
largeurs de l'éprouvette
a', a"
largeurs moyennes de l'éprouvette dans chaque direction (voir Figure 2), exprimées en mm
3.7
épaisseur de l'éprouvette
h
épaisseur moyenne de l'éprouvette, exprimée en mm
3.8
axes des coordonnées de l'éprouvette
axes des coordonnées du matériau soumis à l'essai, tels que définis sur la Figure 1
La direction parallèle à l'axe principal des fibres est définie comme étant la direction «
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.