ISO 9513:2012
(Main)Metallic materials — Calibration of extensometer systems used in uniaxial testing
Metallic materials — Calibration of extensometer systems used in uniaxial testing
ISO 9513:2012 specifies a method for the static calibration of extensometer systems used in uniaxial testing, including axial and diametral extensometer systems, both contacting and non-contacting.
Matériaux métalliques — Étalonnage des chaînes extensométriques utilisées lors d'essais uniaxiaux
L'ISO 9513:2012 spécifie une méthode pour l'étalonnage statique des chaînes extensométriques utilisées lors d'essais uniaxiaux, y compris les chaînes extensométriques axiales et diamétrales, avec contact ou sans contact.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 9513
Third edition
2012-12-01
Metallic materials — Calibration of
extensometer systems used in uniaxial
testing
Matériaux métalliques — Étalonnage des chaînes extensométriques
utilisées lors d’essais uniaxiaux
Reference number
©
ISO 2012
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ii © ISO 2012 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Terms and definitions . 1
3 Symbols and designations . 1
4 Principle . 2
5 Calibration equipment . 2
5.1 Calibration apparatus . 2
5.2 Calibration traceability . 2
6 Pre-calibration inspection . 2
6.1 Objective . 2
6.2 Records of the inspection . 3
6.3 Identification of extensometer system elements . 3
7 Measurement of extensometer gauge length . 3
7.1 Fixed gauge length extensometry . 3
7.2 Variable gauge length extensometry . 3
7.3 Non-contacting extensometry . 4
7.4 Extensometer gauge lengths established using setting gauges . 4
8 Calibration process . 4
8.1 Environmental considerations . 4
8.2 Position of the extensometer . 4
8.3 Calibration increments . 4
8.4 Calibration process . 6
8.5 Determination of the characteristics of the extensometer system . 6
9 Classification of the extensometer system . 7
9.1 Input data . 7
9.2 Analysis of the data . 7
9.3 Classification criteria . 7
9.4 Assessment of the results . 7
10 Uncertainty determination . 8
10.1 Uncertainty of the calibration . 8
10.2 Uncertainty budget determination . 8
11 Extensometer system calibration intervals . 8
12 Calibration certificate . 8
12.1 Mandatory information . 8
12.2 Data presentation . 9
Annex A (informative) Uncertainty of measurement .10
Annex B (informative) Calibration of the calibration apparatus .15
Annex C (informative) Example of a report of the calibration of calibration apparatus .17
Annex D (informative) Examples of extensometer system configurations .20
Annex E (informative) Laser extensometry .29
Annex F (informative) Video extensometry .37
Annex G (informative) Full field strain measurement video extensometry .41
Annex H (informative) Calibration of a cross-head measurement system .43
Bibliography .44
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 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. 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 document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 9513 was prepared by Technical Committee ISO/TC 164, Mechanical testing of metals, Subcommittee
SC 1, Uniaxial testing.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 9513:1999), which has been technically revised.
It also incorporates the Technical Corrigendum ISO 9513:1999/Cor.1:2000.
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Introduction
This International Standard sets out criteria for the calibration of extensometer systems, covering general
principles, the calibration equipment to be used, pre-calibration inspection and the measurement of
gaugelength for various types of extensometer systems. Aspects of the calibration process are addressed,
as are the assessment of the results, uncertainties, calibration intervals and reporting. Criteria for calibration
apparatus, their calibration and grading are addressed, complemented by a Bibliography covering a number of
[1] to [10]
important papers related to extensometer systems and their application . Work is in progress to develop
processes for dynamic extensometer calibration, however these have not reached, at the time of writing of this
International Standard, the level of development appropriate for inclusion within this International Standard. For
further information, refer to Reference [6].
Informative annexes address calculation of uncertainties of measurement for an extensometer system
calibration (Annex A), calibration of calibration apparatus (Annex B) and an example of a calibration report
(Annex C). Subsequent annexes address examples of extensometer system configurations (Annex D), laser
extensometry (Annex E), video extensometry (Annex F), full field extensometry (Annex G) and calibration of a
crosshead measurement system (Annex H).
INTERNATIONAL STANDARD ISO 9513:2012(E)
Metallic materials — Calibration of extensometer systems used
in uniaxial testing
1 Scope
This International Standard specifies a method for the static calibration of extensometer systems used in
uniaxial testing, including axial and diametral extensometer systems, both contacting and non-contacting.
2 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
2.1
extensometer system
equipment used to measure displacement or strain on the surface of a test piece
NOTE For the purpose of this International Standard, the term “extensometer system” includes the indicator.
Some extensometers indicate strain directly (e.g. laser extensometers or digital image correlation techniques). Other
extensometers indicate the change in gauge length of a test piece; this is converted into strain by dividing by the relevant
gauge length.
2.2
gauge length
portion of a test piece where extension is measured
3 Symbols and designations
Symbols used throughout this International Standard are given in Table 1 together with their designation.
Table 1 — Symbols and designations
Symbol Designation Unit
L Nominal gauge length of extensometer mm
e
L’ Measured gauge length of extensometer mm
e
l Maximum limit of calibration range mm
max
l Minimum limit of calibration range mm
min
l Displacement indicated by extensometer µm
i
l Displacement given by calibration apparatus µm
t
Relative gauge length error of the extensometer system
q
L %
e
q Relative bias error of the extensometer system %
rb
q Absolute bias error of the extensometer system µm
b
r Resolution of the extensometer system µm
4 Principle
The calibration of extensometer systems involves a comparison of the readings given by the extensometer with
known variations in length provided by a calibration apparatus.
NOTE 1 The user can define the displacement range(s) over which the calibration is to be performed. In this way, the
performance of the extensometer system can be optimized. For example, for strain-controlled low cycle fatigue, only a
small portion of the operating range of the extensometer is typically used. Hence, it would be appropriate, in this case, to
concentrate the calibration on the centre portion of the operating range.
The calibration process compares the known displacement from the calibration device with the output of
the extensometer system. This output can range from manual readings of high precision dial gauges to the
displacement indication of a transducer/electronics/data-logging system. In the latter case, the extensometer
system output would include any data curve fitting applied by the electronics/data-logging system.
NOTE 2 For certain types of extensometer systems, the calibration and classification will also be dependent upon the
ability of the extensometer system to define the gauge length.
5 Calibration equipment
5.1 Calibration apparatus
The calibration apparatus, which allows a known displacement l to be applied to the extensometer, may consist
t
of a rigid frame with suitable coaxial spindles or other fixtures to which the extensometer can be attached. The
calibration apparatus shall comprise a mechanism for moving at least one of the axial spindles together with a
device for accurately measuring the change in length produced. These variations in length can be measured by,
for example, an interferometer, a linear incremental encoder or gauge blocks and a comparator, or a micrometer.
NOTE Special attachments to the calibration apparatus spindles are utilized for the calibration of diametral
extensometers.
The calibration apparatus should be calibrated in accordance with Annex B and should meet the performance
requirements given in Table B.1.
Annex B gives a recommended calibration procedure for the calibration apparatus and details performance
criteria that indicate that the apparatus is suitable for calibrating extensometer systems in accordance with this
International Standard.
5.2 Calibration traceability
The calibration apparatus and the supporting equipment (such as micrometers, callipers, optical projection
microscopes) shall be calibrated using standards that are traceable to the International System of Units (SI).
The uncertainty associated with any measurements made by the supporting equipment shall not exceed one
third of the permissible error of the extensometer system being calibrated (see Table 2). The temperature
measurement instrument shall have a resolution of 0,1 °C.
6 Pre-calibration inspection
6.1 Objective
Prior to the calibration of the extensometer system it shall be inspected. This shall comprise, but not be limited to,
inspection of the mechanical components for, for example, free movement, damaged parts, worn knife edges,
and worn gauge length setting pins/fixtures. For extensometer systems incorporating electronic transducers,
the cabling and connectors shall be examined for damage, wear, etc.
The extensometer system shall be calibrated in the as-found condition if at all possible. The results shall be assessed
and, if necessary, the system shall be adjusted and re-calibrated. In this case, both data sets shall be reported.
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6.2 Records of the inspection
Records of the pre-calibration inspection shall be kept, identifying the “as-found” condition of the extensometer
system, when the inspection was performed and who performed it. These pre-calibration inspection records
can take the form of either a written report or a completed “pro-forma” checklist.
6.3 Identification of extensometer system elements
The extensometer shall be uniquely identified. Parts that may be changed by the user during normal use of the
extensometer that affect the calibration of the extensometer shall also be uniquely identified where possible.
However, this requirement does not extend to clamping devices used to attach the extensometer to the test
piece. These unique identifications form part of the records for the extensometer system.
7 Measurement of extensometer gauge length
7.1 Fixed gauge length extensometry
7.1.1 The measured gauge length, L′ , of a fixed gauge length extensometer shall be determined by either
e
direct or indirect means. In both cases, the extensometer setting pin or gauge fixture is used to set the
extensometer contact points to their pre-set displacement.
NOTE Variability of the measured gauge length might be experienced due to excessive play/wear in the gauge length
setting mechanism.
′
7.1.1.1 Direct measurement of the gauge length, L , is performed between the extensometer contact points,
e
using a calibrated measuring instrument such as a caliper or a shadowgraph/projection microscope.
7.1.1.2 Indirect measurement of the gauge length, L′ , is performed by placing the extensometer on a soft
e
metal test piece in such a way that the blades or points of the extensometer leave their marks. Once the
extensometer is removed, the distance between the marks on the test piece shall be measured, using equipment
with an accuracy consistent with the required class of extensometer.
7.1.2 The relative error on the gauge length, q , calculated from Formula (1) shall meet the requirements
L
e
given in Table 2.
′
LL−
ee
q = ×100 (1)
L
e
L
e
7.2 Variable gauge length extensometry
7.2.1 The gauge length of a variable gauge length extensometer shall be measured either directly, or indirectly.
7.2.1.1 Direct measurement of the gauge length is performed by setting the extensometer to the required
gauge length using jigs, fixtures or other tools, followed by measurement between the extensometer contact
points, using a calibrated measuring instrument such as a calliper or a shadowgraph/projection microscope.
′
7.2.1.2 Indirect measurement of the gauge length, L is performed by attaching the extensometer to a soft
e
metal test piece in such a way that the blades or points of the extensometer leave their marks. Once the
extensometer is removed, the distance between the marks on the test piece is measured, using equipment with
an accuracy consistent with the required class of extensometer.
7.2.2 Extensometers commonly used in creep, elevated temperature tensile or stress relaxation testing have
their gauge length defined by small ridges machined on the parallel length of the test piece, to which the
extensometer is clamped. The gauge length for such extensometers shall be determined directly from the test
piece and shall be to an accuracy consistent with the required class of extensometer.
7.2.3 The relative error on the gauge length, q , calculated from Formula (1), shall meet the requirements
L
e
given in Table 2.
7.2.4 Where an extensometer sets or measures the gauge length, the relative error on the gauge length shall
be determined. If features on the test piece define the gauge length, the relative error on the gauge length does
not need to be determined.
7.2.5 Where an extensometer automatically sets the gauge length, the maximum and minimum gauge lengths
used, plus three more gauge lengths between the minimum and maximum, shall be measured. Where fewer
than five gauge lengths are used, all gauge lengths shall be measured.
7.3 Non-contacting extensometry
The gauge length for non-contacting extensometry is established in accordance with the manufacturer’s
instructions.
7.4 Extensometer gauge lengths established using setting gauges
Where an extensometer gauge length is set using a removable gauge, the relative error on the gauge length,
q , calculated from Formula (1) shall not exceed the values given in Table 2.
L
e
The uncertainty of measuring the gauge length shall be three times better than the allowable error in gauge length.
8 Calibration process
8.1 Environmental considerations
8.1.1 The ambient temperature during the calibration of the extensometer system shall be recorded.
In general, the calibration of the extensometer system should be carried out at a temperature stable to within
± 2 °C, the target temperature being within the range 18 °C to 28 °C. Temperature changes during the calibration
process may add to the uncertainty of the calibration and in some cases may affect the ability to properly
calibrate the extensometer.
8.1.2 For extensometers used for uniaxial testing at temperatures outside the range 10 °C to 35 °C, the
calibration should be carried out at or near the test temperature, if facilities exist.
8.1.3 The extensometer shall be placed near the calibration apparatus, or be mounted on it, for a sufficient
length of time prior to its calibration so that the parts of the extensometer system and of the calibration apparatus
which are in contact stabilize at the calibration temperature.
8.2 Position of the extensometer
The extensometer shall be placed, wherever feasible, in the calibration apparatus in a similar orientation to that
in which it will be used during uniaxial testing to avoid errors due to loss of equilibrium or to deformation of any
part of the extensometer.
The extensometer shall be attached in a similar way as during uniaxial testing.
8.3 Calibration increments
8.3.1 The user shall establish the range of displacements over which the extensometer system shall be calibrated.
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8.3.2 The number of calibration points, and the number of ranges over which calibration is performed, shall
be based upon the relationship between the minimum displacement at which a property is determined, l , and
min
the maximum displacement at which a property is determined, l .
max
8.3.3 For monotonic tests, the following series of readings shall be made.
a) If (l /l ) is less than or equal to 10, one range of at least five increments shall be recorded.
max min
b) If (l /l ) is greater than 10 but less than or equal to 100, two ranges (l to 10l and 10l to l ),
max min min min min max
or (l to 0,1l and 0,1l to l ), each of at least five increments, shall be recorded.
min max max max
c) If (l /l ) is greater than 100, three ranges (l to 10l , 10l to 100l , 100l to l ), or (l to
max min min min min min min max min
0,01l , 0,01l to 0,1l , 0,1 l to l ), each of at least five increments, shall be recorded.
max max max max max
For each of the three categories [a), b), c) above], the increment between any two adjacent points shall not
exceed one third of the range. Examples of these increments are shown in Figure 1.
Key
1 calibration points
Figure 1 — Schematic diagram showing calibration point distribution
NOTE 1 A tensile test measuring, from the extensometer, the modulus and proof stresses only, would fall into category
a). A tensile test, establishing proof stresses and elongation at failure from the extensometer, or a creep to rupture test,
would fall into category b) or category c).
NOTE 2 For fatigue tests, a range of at least five increments (with the increment between any two adjacent points not
exceeding one third of the range between l and l ) is used.
min max
NOTE 3 The values derived from the above calculations can be adjusted to the nearest convenient increments to match
those of the calibration apparatus.
8.3.4 When establishing l and l , operational factors such as thermal expansion of elevated temperature
max min
tests and additional displacement contingencies to cover matters such as test to test set-up variability shall be
taken into account.
8.4 Calibration process
8.4.1 The calibration shall be undertaken in the as-found condition without special cleaning.
8.4.2 When the temperature has stabilized, it is recommended that, before calibration and by means of the
calibration apparatus, the extensometer be exercised twice over the calibration range of the extensometer
system. If possible, the displacement is taken to a slightly negative value and returned to zero. Where appropriate,
reset the extensometer system to zero.
8.4.3 The calibration consists of two series of measurements with the increments as defined in 8.3.
— The first series of measurements is performed and recorded; the extensometer is removed and then
placed back on the calibration apparatus.
— A second series of measurements is then made in the same manner as the first.
Depending on the expected use of the extensometer, the two series of measurements are made for increases
in length or for decreases in length, or for both.
8.5 Determination of the characteristics of the extensometer system
8.5.1 Resolution
8.5.1.1 The resolution, r, is the smallest quantity which can be read on the instrument.
8.5.1.2 For extensometers with analogue scales, the resolution of the indicator shall be obtained from the ratio
between the width of the pointer and the centre-to-centre distance between two adjacent scale graduation marks
(scale interval), multiplied by the physical dimension which one scale increment represents. The resolution shall
not be smaller than one fifth of the physical dimension represented by one scale interval unless the distance
between two adjacent marks is greater than or equal to 2,5 mm, in which case the resolution may be as small
as one tenth of a scale interval.
8.5.1.3 For extensometer systems with an electronic display, the output shall be observed for 10 s and the
maximum and minimum values recorded. One half the difference between the maximum and minimum observed
values shall be established and recorded as the resolution, r. Where the minimum and maximum values are
equal, the resolution shall be one digit on the display.
8.5.2 Bias error
8.5.2.1 Relative bias error
The relative bias error, q , for a given displacement, l , is calculated from Formula (2):
rb t
ll−
it
q = ×100 (2)
rb
l
t
8.5.2.2 Absolute bias error
The absolute bias error, q , for a given displacement, l , is calculated from Formula (3):
b t
ql=−()l (3)
bi t
6 © ISO 2012 – All rights reserved
9 Classification of the extensometer system
9.1 Input data
The required input data for the classification of the extensometer system are:
a) the relative error of the gauge length (see 7.2.5);
b) the resolution (absolute and/or relative) of the extensometer system (see 8.5.1);
c) for each calibration data point, the bias error (absolute and/or relative) (see 8.5.2);
d) the confirmation that the calibration apparatus fulfilled the requirements of this International Standard for
each calibration data point.
9.2 Analysis of the data
The collated data are assessed as follows:
a) the relative error of the gauge length is compared to the limits in Table 2 and a grading is obtained;
b) the resolution of the extensometer system for each calibration data point is compared to the limits in
Table 2 and a grading obtained;
c) for each calibration data point, the bias error is compared to the limits in Table 2 and a grading is obtained.
9.3 Classification criteria
Table 2 gives the maximum permissible values for the relative gauge length error, the resolution and the bias error.
Table 2 — Classification of the extensometer system
a a
Class of Relative error of Resolution Bias error
extensometer the gauge length
Percentage of Absolute Relative Absolute
system
reading value value value
(r/l )·100
q
i
L
r q l - l
e rb i t
% % µm % µm
0,2 ±0,2 0,1 0,2 ±0,2 ±0,6
0,5 ±0,5 0,25 0,5 ±0,5 ±1,5
1 ±1,0 0,5 1,0 ±1,0 ±3,0
2 ±2,0 1,0 2,0 ±2,0 ±6,0
a
Whichever is greater.
9.4 Assessment of the results
9.4.1 The data specified in 9.2 are collated and the maximum classification value for each of the following
is determined:
a) the relative error of the gauge length;
b) for each calibration data point the resolution of the extensometer system;
c) for each calibration data point the bias error;
d) for each calibration data point the classification of the calibration apparatus.
This maximum value of these four parameters is defined as the ISO 9513 classification for the extensometer system.
9.4.2 Whenever adjustments are needed for the extensometer to comply with class requirements for its
intended use, the calibration provider can, with laboratory approval, make such adjustments to enhance the
extensometer system performance. The records from the initial calibration shall be retained and supplied as part
of the calibration documentation. The post-adjustment results shall be reported on the calibration certificate.
10 Uncertainty determination
10.1 Uncertainty of the calibration
Many elements contribute to the uncertainty of the calibration process. The following shall be assessed and
incorporated into the uncertainty budget calculation:
a) calibration uncertainty of the calibration device;
b) ambient temperature fluctuations during calibration;
c) inter-operator variability where more than one person performs calibrations within a laboratory;
d) gauge length setting;
e) gauge length measurement equipment.
For further information, refer to Annex A.
10.2 Uncertainty budget determination
The uncertainty shall be determined. An example calculation, showing how to perform an uncertainty evaluation
for an extensometer system, is presented as Annex A.
NOTE The requirements of this International Standard limit the major components of uncertainty when calibrating
extensometers. By complying with this metrological standard, uncertainty is explicitly taken into account as required
by some accreditation standards. Reducing the allowable bias by the amount of the uncertainty would result in double
counting of the uncertainty. The classification of an extensometer calibrated and certified to meet a specific class does not
ensure that the accuracy including uncertainty will be less than a specific value. For example, an extensometer meeting
Class 0,5 does not necessarily have a bias including uncertainty of less than 0,5 %.
11 Extensometer system calibration intervals
11.1 The time between two calibrations depends on the type of extensometer system, the maintenance
standard and the number of times the extensometer system has been used. Under normal conditions, it is
recommended that calibration be carried out at intervals of approximately 12 months. This interval shall not
exceed 18 months unless the test is expected to last more than 18 months; in such a case the extensometer
system shall be calibrated before and after the test. Where long-term creep tests are performed according to
ISO 204, the calibration interval for their extensometer systems, based upon extensive practical experience, is
three years; a similar situation exists for long-term stress relaxation testing. In these cases, the testing standard
requirement shall take precedence over the calibration intervals defined in this clause.
11.2 The extensometer system shall be calibrated after each repair or adjustment which affects the accuracy
of measurements.
12 Calibration certificate
12.1 Mandatory information
The calibration certificate shall contain at least the following information:
a) reference to this International Standard, i.e. ISO 9513;
8 © ISO 2012 – All rights reserved
b) name and address of the owner of the extensometer system;
c) identification of the extensometer (type, gauge length, mark, serial number and mounting position);
d) type and reference number of the calibration apparatus;
e) temperature during the calibration process;
f) nature of the variations of length for which the calibration was carried out, i.e. either for increases and/or
for decreases in length;
g) date of calibration;
h) name of the person who performed the calibration, plus the name or mark of the calibrating organization;
i) all results from the calibration (as-found condition and, if adjusted, after adjustment measurements);
j) a statement of uncertainty;
k) classification for each range of the extensometer.
Items on the certificate may be presented in a referenced report.
12.2 Data presentation
The results of the calibration shall be tabulated in the certificate and shall include individual values of the bias
error associated with each calibration point.
A graphical presentation of the results from the calibration may be presented as part of the certificate.
Annex A
(informative)
Uncertainty of measurement
A.1 Introduction
The approach for determining uncertainty, presented in this annex, considers only those uncertainties
associated with the overall measurement performance of the length measurements. These performance
uncertainties reflect the combined effect of all the separate uncertainties.
The uncertainty of measurement of the reference instruments (calibration equipment) is indicated in the
corresponding calibration certificate. Factors influencing these quantities include:
a) environmental effects such as temperature deviations;
b) drift of the displacement standard;
c) interpolation deviation of the reference device.
These quantities should be considered. Depending on the design of the calibration equipment, there is also a
need to include the position of the extensometer related to the gauge length axis of the testing machine.
Among the measured variables of the extensometer, which are relevant for the estimation of the uncertainty,
the following components should be considered:
— axiality of the extensometer to the calibration device;
— length variation indicator;
— relative uncertainty of measurement due to the resolution of the calibration device;
— gauge length error;
— relative deviation of the calibration device;
— repeatability of the indicator of the extensometer;
— resolution of the extensometer;
— temperature influences.
It is possible to calculate the uncertainty of the extensometer systems for uniaxial testing, at the time of
calibration, either from the specification limits or from the readings obtained. These calculations are detailed
in the following sections.
Since the accuracy error, as a known bias, is usually not corrected during calibration, if it falls within specifications
of Table 2, the range within which the estimated relative error, E, could reasonably be expected to lie, should
[11][12]
be E = q ± U, where q is the relative accuracy error defined in 8.5.2 and U is the expanded uncertainty .
The condition of a calibration is fulfilled if the relative gauge length error, q (see Table 2), lies within the
L
e
given tolerance.
10 © ISO 2012 – All rights reserved
A.2 Calibration apparatus
The standard uncertainty related to the calibration apparatus, u , is given by:
std
22 22
uu=+uu++u (A.1)
stdcal AB D
where
u is the standard uncertainty, equal to 0,5 times the expanded bias of the calibration apparatus,
cal
determined from the calibration certificate or other relevant information;
u is the relative standard uncertainty due to the temperature deviation between the calibration
A
temperature of the extensometer and the calibration temperature of the calibration apparatus;
α ⋅a
temp
u = (A.2)
A
α
is the temperature coefficient of the calibration apparatus according to the
manufacturer’s specifications;
a is the temperature deviation between the calibration temperature of the
temp
extensometer and the calibration temperature of the calibration apparatus;
u is the relative standard uncertainty due to long-term instability (drift) of the calibration apparatus;
B
a
sensitivity
u = (A.3)
B
is the long-term instability (drift) of the calibration apparatus;
a
sensitivity
u is the relative standard uncertainty due to the linear approximation to the polynomial curve (if
D
required);
a
deviation
u = (A.4)
D
is the relative deviation due the linear approximation of the polynomial curve of the
a
deviation
calibration apparatus.
A.3 Resolution
The standard uncertainty related to relative resolution, u , is derived from a rectangular distribution:
r
a
resolution
u = (A.5)
r
where a is the relative resolution of the extensometer.
resolution
A.4 Repeatability
The standard uncertainty related to repeatability, u , is the relative standard deviation of the estimated relative
b
mean error value:
n
u = ()qq− (A.6)
b ∑ i
nn−1
()
i−1
where
n is the number of readings;
q is the measured bias error (%);
i
q is the mean measured bias error (%).
A.5 Relative mean error of the extensometer system
The uncertainty of the relative mean error of the extensometer system, u , is given by:
q
22 2
u =+uuu+
qr bstd
(A.7)
22 2 22 2
=+uu ++uu ++uu
rb cal AB D
A.6 Expanded uncertainty
Once all the relevant standard uncertainties have been allowed for (including the other contributions mentioned
above), the combined uncertainty, u , is multiplied by a coverage factor, k, to give the expanded uncertainty, U.
q
It is recommended that a value of k = 2 be used, although k may also be calculated from the number of effective
[11]
degrees of freedom based on the principles laid down in ISO/IEC Guide 98-3 (see E.4.2, E.4.3 and G.4.2).
Hence, U is given by
Uk=⋅u (A.8)
q
where
k is the coverage factor;
u is the combined uncertainty.
q
The estimated mean relative error, E, could reasonably be expected to lie within the range:
Eq=±U (A.9)
A.7 Typical values of uncertainty
In the past, measurement uncertainty was not taken into account for the purpose of classification. However, the
uncertainty should be calculated and may be taken into account. This may affect the classification of existing
extensometer systems because the maximum permissible values have not been modified.
To take the uncertainty of measurement into account, it is practical to make use of the newly defined criteria
with permissible values of uncertainty, shown in Table A.1. So, the whole range of the maximum permissible
bias error can still be applied.
12 © ISO 2012 – All rights reserved
Table A.1 — Typical maximum values of uncertainty for extensometer systems
a
Class of extensometer Typical maximum uncertainty
system
Relative Absolute
value value
U U
% µm
0,2 0,12 0,3
0,5 0,3 0,8
1 0,6 1,7
2 1,2 3,3
a
Whichever value is greater.
A.8 An example of an uncertainty budget for an extensometer system
Calibration of a 10 mm extensometer system in the range of 0,1 mm to 10 mm (Tables A.2, A.3 and A.4):
Expanded bias of calibration equipment: 0,2 µm for ≤ 2 mm; and 1,0 µm for > 2 mm
−6
Temperature coefficient of the calibration apparatus: α = 1 x 10 1/K
Temperature of calibration: 25 °C
Temperature of calibration from calibration apparatus: 20 °C
−4
Long-term stability of the calibration apparatus: a = 4 x 10
sensitivity
Resolution of the extensometer system: a = 0,000 1 mm
resolution
Nominal value of gauge length of extensometer L = 20 mm
e
Measured value of gauge length of extensometer L’ = 20,06 mm
e
Number of calibration runs = 2
So, the following can be calculated:
a = 5 K
temp
−6
α·a = 5 x 10
temp
Relative error on the gauge length q = 0,3 %
L
e
Table A.2 — Results of the calibration of an extensometer system over the range 0,1 mm to 10 mm
Refe- Measured Relative Measured Relative Average of Average Average Relative Relative
rence value bias error value bias error measured of of standard standard
value of the 1st 2nd run of the 2nd values relative absolute uncertainty uncertainty
1st run
run run bias bias of of repeat-
resolution ability
u acc. (A.5) u acc. (A.6)
r b
mm mm % mm % mm % µm % %
0,1 0,099 6 -0,40 0,100 2 0,20 0,099 9 -0,10 -0,10 0,03 0,300
0,2 0,199 4 -0,30 0,200 4 0,20 0,199 9 -0,05 -0,10 0,01 0,250
0,4 0,399 6 -0,10 0,401 4 0,35 0,400 5 0,12 0,50 0,01 0,225
0,7 0,698 8 -0,17 0,701 3 0,19 0,700 1 0,01 0,05 0,00 0,179
1 0,997 9 -0,21 1,001 7 0,17 0,999 8 -0,02 -0,20 0,00 0,190
2 2,001 1 0,06 2,008 0 0,40 2,0046 0,23 4,55 0,00 0,172
4 4,008 7 0,22 4,021 9 0,55 4,015 3 0,38 15,30 0,00 0,165
7 7,042 0 0,60 7,063 8 0,91 7,052 9 0,76 52,90 0,00 0,156
10 10,064 6 0,65 10,095 8 0,96 10,080 2 0,80 80,20 0,00 0,156
Table A.3 — Uncertainty calculation for the 0,1 mm displacement of the extensometer system
Quantity Sources of Uncertainty Probability Divisor Standard Sensitivity Relative
uncertainty contribution distribution measuring coefficient uncertainty
value uncertainty contribution
u [11]
u Measurement 0,1 µm normal 1 0,1 µm 0,01/ µm 1,00E-03
cal
u Temperature 5,00E-06 rectangular √3 2,89E-06 1 2,89E-06
A
u Sensitivity drift 4,00E-04 rectangular √3 2,31E-04 1 2,31E-04
B
u Curve fit 0 Single point 1 0 1 0,00E+00
D
u resolution 0,1 µm rectangular √12 0,029 µm 0,01/ µm 2,89E-04
r
u repeatability 3E-03 normal 1 3,00E-03 1 3,00E-03
b
relative combined uncertainty 3,18E-03
expanded relative uncertainty (k = 2) 6,36E-03
Table A.4 — Results of the expanded uncertainty for the extensometer system
Nominal value Relative bias Relative uncertainty Absolute bias Absolute
uncertainty
mm % % µm µm
0,1 −0,10 0,64 −0,1 0,6
0,2 −0,05 0,51 −0,1 1,0
0,4 0,12 0,46 0,5 1,8
0,7 0,01 0,36 0,1 2,5
1 −0,02 0,38 −0,2 3,8
2 0,23 0,35 4,6 7,0
4 0,38 0,33 15 13
7 0,76 0,32 53 22
10 0,80 0,32 80 32
14 © ISO 2012 – All rights reserved
Annex B
(informative)
Calibration of the calibration apparatus
B.1 Procedure
Prior to the calibration, the calibration apparatus should be exercised a minimum of two times over the entire
calibration range. The calibration apparatus should then be operated to generate a series of nominal extensions
over the required calibration range, with one nominal extension close to a value of 0,33 mm (the transition
from absolute to relative performance criteria) if this lies within the range. A measurement of each generated
extension should be made by the calibration laboratory, using equipment traceable to the SI, with a known
uncertainty of measurement. If possible, no adjustments should be made to the calibration apparatus prior to
this initial series of measurements, and if any adjustments are subsequently made, the calibration procedure
should be restarted. The measurement process should be repeated a minimum of two times, giving a minimum
of three series of results.
B.2 Results and uncertainty calculation
In each series and at each nominal extension, the difference between the value indicated by the calibration
apparatus and the extension measured by the calibration laboratory should be calculated. The mean difference
at each nominal extension should then be determined.
An expanded uncertainty value should then be calculated at each nominal extension. The steps for calculating
this value are as follows.
1) Determine the standard deviation of the differences
...
PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 9513
ISO/TC 164/SC 1
Matériaux métalliques — Étalonnage des
Secrétariat: AFNOR
chaînes extensométriques utilisées lors
Début de vote:
d’essais uniaxiaux
2012-09-13
Vote clos le:
Metallic materials — Calibration of extensometer systems used in
2012-11-13
uniaxial testing
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSER-
Veuillez consulter les notes administratives en page iii
VATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT
CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMEN-
TATION EXPLICATIVE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-
Numéro de référence
MERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE DES
ISO/FDIS 9513:2012(F)
UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI-
BILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTA-
©
TION NATIONALE. ISO 2012
ISO/FDIS 9513:2012(F)
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ISO/FDIS 9513:2012(F)
TRAITEMENT PARALLÈLE ISO/CEN
Le présent projet final a été élaboré dans le cadre de l’Organisation internationale de normalisation (ISO) et
soumis selon le mode de collaboration sous la direction de l’ISO, tel que défini dans l’Accord de Vienne.
Le projet final a été établi sur la base des observations reçues lors de l’enquête parallèle sur le projet.
Le projet final est par conséquent soumis aux comités membres de l’ISO et aux comités membres du CEN
en parallèle à un vote d’approbation de deux mois au sein de l’ISO et à un vote formel au sein du CEN.
Les votes positifs ne doivent pas être accompagnés d’observations.
Les votes négatifs doivent être accompagnés des arguments techniques pertinents.
ISO/FDIS 9513:2012(F)
Sommaire Page
Avant-propos . v
Introduction .vi
1 Domaine d’application . 1
2 Termes et définitions . 1
3 Symboles et désignations . 1
4 Principe . 1
5 Équipement d’étalonnage . 2
5.1 Appareil d’étalonnage . 2
5.2 Traçabilité de l’étalonnage . 2
6 Contrôle préalable à l’étalonnage . 2
6.1 Objectif . 2
6.2 Enregistrements du contrôle . 3
6.3 Identification des éléments de la chaîne extensométrique . 3
7 Mesurage de la longueur de base de l’extensomètre . 3
7.1 Extensométrie à longueur de base fixe . 3
7.2 Extensométrie à longueur de base variable . 3
7.3 Extensométrie sans contact . 4
7.4 Longueurs de base d’extensomètre établies au moyen de capteurs de réglage . 4
8 Processus d’étalonnage . 4
8.1 Considérations environnementales . 4
8.2 Position de l’extensomètre . 5
8.3 Incréments d’étalonnage . 5
8.4 Processus d’étalonnage . 6
8.5 Détermination des caractéristiques de la chaîne extensométrique . 7
9 Classification de la chaîne extensométrique . 7
9.1 Données d’entrée . 7
9.2 Analyse des données . 8
9.3 Critères de classification . 8
9.4 Évaluation des résultats . 8
10 Détermination de l’incertitude . 9
10.1 Incertitude de l’étalonnage . 9
10.2 Détermination du budget d’incertitude. 9
11 Intervalles entre les étalonnages d’une chaîne extensométrique . 9
12 Certificat d’étalonnage . 9
12.1 Informations obligatoires . 9
12.2 Présentation des données .10
Annexe A (informative) Incertitude de mesure . 11
Annexe B (informative) Étalonnage de l’appareil d’étalonnage .16
Annexe C (informative) Exemple de rapport d’étalonnage d’un appareil d’étalonnage .18
Annexe D (informative) Exemples de configurations de chaînes extensométriques .21
Annexe E (informative) Extensométrie laser .30
Annexe F (informative) Extensométrie vidéo .38
Annexe G (informative) Extensométrie vidéo avec mesure de déformation plein champ.42
Annexe H (informative) Étalonnage d’un système de mesure sur traverses .44
Bibliographie .45
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ISO/FDIS 9513:2012(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 2.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. 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 du présent document 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.
L’ISO 9513 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des métaux, sous-comité
SC 1, Essais uniaxiaux.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 9513:1999), qui a fait l’objet d’une révision
technique. Elle incorpore également le Rectificatif technique ISO 9513:1999/Cor.1:2000.
ISO/FDIS 9513:2012(F)
Introduction
La présente Norme internationale établit les critères pour l’étalonnage des chaînes extensométriques, couvrant
les principes généraux, l’équipement d’étalonnage à utiliser, l’inspection avant étalonnage et la mesure de la
longueur de base pour différents types de chaînes extensométriques. Les aspects du processus d’étalonnage
sont abordés comme l’évaluation des résultats, les incertitudes, les intervalles entre étalonnages et la manière de
rendre compte des résultats. Les critères relatifs à l’appareil d’étalonnage, leur étalonnage et leur classification
sont traités, complétés par une bibliographie couvrant un certain nombre d’articles importants se rapportant
[1] à [10]
aux chaînes extensométriques et à leur application . Des travaux sont en cours pour développer des
processus pour l’étalonnage dynamique des extensomètres; toutefois, ceux-ci n’ont pas atteint, à la date de
rédaction de la présente Norme internationale, le niveau de développement approprié pour être inclus dans le
présent document. Pour plus d’informations, voir la Référence [6].
Des annexes informatives traitent du calcul des incertitudes de mesure pour l’étalonnage d’une chaîne
extensométrique (Annexe A), de l’étalonnage de l’équipement d’étalonnage (Annexe B) et d’un exemple
de rapport d’étalonnage (Annexe C). D’autres annexes traitent d’exemples de configurations de chaînes
extensométriques (Annexe D), de l’extensométrie laser (Annexe E), de l’extensométrie vidéo (Annexe F), de
l’extensométrie plein champ (Annexe G) et de l’étalonnage d’un système de mesure sur traverses (Annexe H).
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PROJET FINAL DE NORME INTERNATIONALE ISO/FDIS 9513:2012(F)
Matériaux métalliques — Étalonnage des chaînes
extensométriques utilisées lors d’essais uniaxiaux
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie une méthode pour l’étalonnage statique des chaînes extensométriques
utilisées lors d’essais uniaxiaux, y compris les chaînes extensométriques axiales et diamétrales, avec contact
ou sans contact.
2 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
2.1
chaîne extensométrique
équipement utilisé pour mesurer le déplacement ou la déformation à la surface d’une éprouvette
NOTE Pour les besoins de la présente Norme internationale, le terme «chaîne extensométrique» inclut l’indicateur.
Certains extensomètres indiquent la déformation directement (par exemple extensomètres laser ou techniques numériques
de corrélation d’images), alors que d’autres extensomètres indiquent l’évolution de la longueur de base d’une éprouvette
qui est convertie en déformation en le divisant par la longueur de base concernée.
2.2
longueur de base
partie de l’éprouvette sur laquelle l’extension est mesurée
3 Symboles et désignations
Les symboles utilisés dans la présente Norme internationale et leur désignation sont donnés dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Symboles et désignations
Symbole Désignation Unité
L Valeur nominale de la longueur de base de l’extensomètre mm
e
Valeur mesurée de la longueur de base de l’extensomètre
L′
mm
e
l Limite maximale du domaine d’étalonnage mm
max
l Limite minimale du domaine d’étalonnage mm
min
l Déplacement indiqué par l’extensomètre µm
i
l Déplacement donné par l’appareil d’étalonnage µm
t
Erreur relative sur la longueur de base de la chaîne extensométrique
q
%
L
e
q Erreur relative de justesse de la chaîne extensométrique %
rb
q Erreur absolue de justesse de la chaîne extensométrique µm
b
r Résolution de la chaîne extensométrique µm
4 Principe
L’étalonnage des chaînes extensométriques consiste à comparer les indications données par l’extensomètre à
des variations de longueurs connues imposées par un appareil d’étalonnage.
ISO/FDIS 9513:2012(F)
L’utilisateur peut définir la(les) gamme(s) de déplacement sur la(les)quelle(s) l’étalonnage est à réaliser. Ainsi,
la performance de la chaîne extensométrique peut être optimisée. Par exemple, pour la fatigue olygocyclique
avec contrôle de la déformation, seule une petite partie de la gamme opérationnelle de l’extensomètre est
typiquement utilisée. Par suite, il serait approprié, dans ce cas, de concentrer l’étalonnage sur la partie centrale
de la gamme opérationnelle.
Le processus d’étalonnage compare le déplacement connu à partir du dispositif d’étalonnage avec la sortie
de la chaîne extensométrique. Cette sortie peut provenir de lectures manuelles à partir, par exemple, de
comparateurs à haute précision, jusqu’à l’indication de déplacement d’un capteur/une électronique/un système
de stockage de données. Dans le dernier cas, la sortie de la chaîne extensométrique inclurait tout lissage de
courbes de données appliqué par l’électronique/le système de stockage de données.
Pour certains types de chaînes extensométriques, l’étalonnage et la classification dépendront également de la
capacité de la chaîne extensométrique à définir la longueur de base.
5 Équipement d’étalonnage
5.1 Appareil d’étalonnage
L’appareil d’étalonnage qui permet d’appliquer un déplacement connu, l , à l’extensomètre peut être constitué
t
d’un cadre rigide, avec des tiges coaxiales appropriées ou d’autres dispositifs, sur lequel l’extensomètre peut
être fixé. L’appareil d’étalonnage doit comporter un mécanisme permettant de déplacer au moins l’une des
tiges axiales et un dispositif de mesure permettant de mesurer avec précision le changement de longueur
produit. Ces variations de longueur peuvent être mesurées, par exemple, à l’aide d’un interféromètre, d’un
encodeur incrémental linéaire ou de cales-étalons et d’un comparateur ou d’un micromètre.
Des dispositifs spéciaux de fixation aux tiges de l’appareil d’étalonnage sont utilisés pour l’étalonnage des
extensomètres diamétraux.
Il convient que l’appareil d’étalonnage soit étalonné conformément à l’Annexe B et satisfasse aux exigences de
performance données dans le Tableau B.1.
L’Annexe B donne une procédure d’étalonnage recommandée pour l’équipement d’étalonnage et détaille
les critères de performance qui indiqueront que l’équipement convient pour l’étalonnage des chaînes
extensométriques conformément à la présente Norme internationale.
5.2 Traçabilité de l’étalonnage
L’appareil d’étalonnage et les équipements connexes utilisés (tels que micromètres, pieds à coulisse,
microscopes optiques) doivent être étalonnés au moyen d’étalons qui peuvent être raccordés au système
international d’unités (SI). L’incertitude associée à toutes mesures réalisées au moyen des équipements
connexes ne doit pas dépasser un tiers de l’erreur admissible de la chaîne extensométrique qui est étalonnée
(voir Tableau 2). L’instrument de mesure de la température doit avoir une résolution de 0,1 °C.
6 Contrôle préalable à l’étalonnage
6.1 Objectif
Avant étalonnage, la chaîne extensométrique doit faire l’objet d’un contrôle. Celui-ci doit comporter, de façon
non limitative, un contrôle des éléments mécaniques pour ce qui est, par exemple, du libre mouvement, des
pièces endommagées, des arêtes de couteaux usées et des pattes/dispositifs de fixation établissant une
longueur de base détériorée. Pour les chaînes extensométriques comportant des capteurs électroniques, le
câblage et les connections doivent être examinés pour vérifier s’ils sont endommagés, usés etc.
La chaîne extensométrique doit être étalonnée dans l’état où elle se trouve pour autant que cela soit possible.
Les résultats doivent être évalués et, si nécessaire, la chaîne doit être réglée et ré-étalonnée. Dans ce cas, les
deux séries de données doivent être consignées.
2 © ISO 2012 – Tous droits réservés
ISO/FDIS 9513:2012(F)
6.2 Enregistrements du contrôle
Les enregistrements du contrôle préalable à l’étalonnage doivent être conservés, en identifiant l’état dans
lequel la chaîne extensométrique a été trouvée, quand la vérification a été réalisée et qui l’a réalisée. Ces
enregistrements du contrôle préalable à l’étalonnage peuvent prendre la forme d’un rapport écrit ou d’une
check-list «pro-forma» complétée.
6.3 Identification des éléments de la chaîne extensométrique
L’extensomètre doit avoir une identification unique. Les pièces qui peuvent être changées par l’utilisateur
pendant l’utilisation normale de l’extensomètre qui ont une influence sur l’étalonnage de l’extensomètre doivent
également avoir une identification unique lorsque cela est possible. Toutefois, cette exigence ne s’étend pas
aux dispositifs d’attache utilisés pour fixer l’extensomètre sur l’éprouvette. Ces identifications uniques font
partie des enregistrements pour la chaîne extensométrique.
7 Mesurage de la longueur de base de l’extensomètre
7.1 Extensométrie à longueur de base fixe
7.1.1 La longueur de base mesurée, L′ , d’un extensomètre de longueur de base fixe doit être déterminée
e
par des moyens directs ou indirects. Dans les deux cas, la patte de réglage ou la partie fixe de l’extensomètre
est utilisée pour régler les points de contact de l’extensomètre à leur déplacement préréglé.
NOTE On peut observer une variabilité de la longueur de base mesurée du fait d’un jeu/d’une usure excessif/ive du
mécanisme de réglage de la longueur de base.
′
7.1.1.1 Un mesurage direct de la longueur de base, L , est réalisé entre les points de contact de l’extensomètre,
e
au moyen d’un instrument de mesure étalonné tel qu’un pied à coulisse ou un projecteur de profil.
7.1.1.2 Un mesurage indirect de la longueur de base, L′ , est réalisé en plaçant l’extensomètre sur une
e
éprouvette de métal doux de façon que les couteaux ou les pointes de l’extensomètre laissent leurs marques.
Une fois que l’extensomètre est retiré, la distance entre les marques sur l’éprouvette doit être mesurée, au
moyen d’un équipement d’une exactitude compatible avec la classe requise de l’extensomètre.
7.1.2 L’erreur relative sur la longueur de base, q , calculée à partir de la Formule (1), ne doit pas dépasser
L
e
les valeurs données dans le Tableau 2.
′
LL−
ee
q = ×100 (1)
L
e
L
e
7.2 Extensométrie à longueur de base variable
7.2.1 La longueur de base d’un extensomètre à longueur de base variable doit être mesurée directement ou
indirectement.
7.2.1.1 Un mesurage direct de la longueur de base est réalisé en réglant l’extensomètre à la longueur de base
requise au moyen de gabarits, appareils fixes ou d’autres outils, puis en mesurant la longueur entre les points
de contact de l’extensomètre, au moyen d’un instrument de mesure étalonné tel qu’un pied à coulisse ou un
projecteur de profil.
′
7.2.1.2 Un mesurage indirect de la longueur de base, L , est réalisé en fixant l’extensomètre sur une éprouvette
e
de métal doux de façon que les lames ou les pointes de l’extensomètre laissent leurs marques. Une fois que
l’extensomètre est retiré, la distance entre les marques sur l’éprouvette est mesurée, au moyen d’un équipement
d’une exactitude compatible avec la classe requise de l’extensomètre.
ISO/FDIS 9513:2012(F)
7.2.2 Les extensomètres communément utilisés pour les essais de fluage, les essais de traction à température
élevée ou les essais de relaxation ont leur longueur de base définie par de petites collerettes usinées sur
la longueur calibrée de l’éprouvette, sur lesquelles l’extensomètre est fixé. La longueur de base de tels
extensomètres doit être déterminée directement à partir de l’éprouvette et doit être d’une exactitude compatible
avec la classe requise d’extensomètre.
7.2.3 L’erreur relative sur la longueur de base, q , calculée à partir de la Formule (2), ne doit pas dépasser
L
e
les valeurs données dans le Tableau 2.
′
LL−
ee
q = ×100 (2)
L
e
L
e
7.2.4 Lorsqu’un extensomètre fixe ou mesure la longueur de base, l’erreur relative sur la longueur de base
doit être déterminée. Si des reliefs sur l’éprouvette définissent la longueur de base, il n’est pas nécessaire de
déterminer l’erreur relative sur la longueur de base.
7.2.5 Lorsqu’un extensomètre fixe automatiquement la longueur de base, les longueurs de base maximale
et minimale utilisées, plus trois longueurs de base supplémentaires entre le minimum et le maximum doivent
être mesurées. Lorsque moins de cinq longueurs de base sont utilisées, toutes les longueurs de base doivent
être mesurées.
7.3 Extensométrie sans contact
La longueur de base pour une extensométrie sans contact est fixée conformément aux instructions du fabricant.
7.4 Longueurs de base d’extensomètre établies au moyen de capteurs de réglage
Lorsqu’une longueur de base d’extensomètre est fixée au moyen d’un capteur amovible, l’erreur relative sur
la longueur de base, q , calculée à partir de la Formule (3), ne doit pas dépasser les valeurs données dans
L
e
le Tableau 2.
LL′ −
ee
q = ×100 (3)
L
e
L
e
où L′ est la longueur effective du capteur et L est la longueur de base nominale. L’incertitude de mesure pour
e
e
la longueur de base doit être trois fois meilleure que l’erreur permise pour la longueur de base.
8 Processus d’étalonnage
8.1 Considérations environnementales
8.1.1 La température ambiante, pendant l’étalonnage de la chaîne extensométrique, doit être enregistrée.
En général, il convient de réaliser l’étalonnage de la chaîne extensométrique à une température stable à ±2 ºC
près, la température cible se situant dans l’intervalle de 18 ºC à 28 ºC. Les changements de température
pendant le processus d’étalonnage peuvent ajouter une composante à l’incertitude d’étalonnage et dans
certains cas peuvent affecter la possibilité d’étalonner correctement l’extensomètre.
8.1.2 Pour les extensomètres utilisés pour les essais uniaxiaux à des températures en dehors de l’intervalle
de 10 °C à 35 °C, il convient de réaliser l’étalonnage à la température d’essai ou à une température proche de
celle-ci, si les installations existent.
4 © ISO 2012 – Tous droits réservés
ISO/FDIS 9513:2012(F)
8.1.3 L’extensomètre doit être placé près de l’appareil d’étalonnage ou monté sur celui-ci pendant un
temps suffisant avant son étalonnage de façon que les pièces de la chaîne extensométrique et de l’appareil
d’étalonnage qui sont en contact se stabilisent à la température d’étalonnage.
8.2 Position de l’extensomètre
L’extensomètre doit être placé, lorsque cela est faisable, dans l’appareil d’étalonnage selon une orientation
similaire à celle dans laquelle il sera utilisé pendant les essais uniaxiaux de façon à éviter des erreurs dues à
une perte d’équilibre ou une déformation d’une partie quelconque de l’extensomètre.
L’extensomètre doit être fixé d’une manière similaire à celle utilisée pendant les essais uniaxiaux.
8.3 Incréments d’étalonnage
8.3.1 L’utilisateur doit établir la gamme des déplacements sur laquelle la chaîne extensométrique doit
être étalonnée.
8.3.2 Le nombre de points d’étalonnage et le nombre d’intervalles pour lesquels l’étalonnage est réalisé doit
être basé sur la relation entre le déplacement minimal pour lequel une caractéristique est déterminée, l , et le
min
déplacement maximal pour lequel une caractéristique est déterminée, l .
max
8.3.3 Pour des essais monotones, la série suivante de lectures doit être réalisée.
a) Si (l /l ) est inférieur ou égal à 10, un intervalle d’au moins cinq incréments doit être enregistré.
max min
b) Si (l /l ) est supérieur à 10 mais inférieur ou égal à 100, deux intervalles (l à 10l et 10l à l ),
max min min min min max
ou (l à 0,1l et 0,1l à l ), chacun d’au moins cinq incréments, doivent être enregistrés.
min max max max
c) Si (l /l ) est supérieur à 100, trois intervalles (l à 10l , 10l à 100l , 100l à l ), ou (l à
max min min min min min min max min
0,01l , 0,01l à 0,1l , 0,1l à l ), chacun d’au moins cinq incréments, doivent être enregistrés.
max max max max max
Pour chacune des trois catégories [a), b), c) ci-dessus], l’incrément entre deux points adjacents quelconques
ne doit pas dépasser un tiers de l’intervalle. Des exemples de ces incréments sont présentés à la Figure 1.
ISO/FDIS 9513:2012(F)
Légende
1 point d’étalonnage
Figure 1 — Diagramme schématique montrant la répartition des points d’étalonnage
NOTE 1 Un essai de traction avec mesure, à partir de l’extensomètre, du module d’élasticité et des limites
conventionnelles d’élasticité seulement, tomberait dans la catégorie a). Un essai de traction, avec détermination des
limites conventionnelles d’élasticité et de l’allongement à la rupture à partir de l’extensomètre, ou un essai de rupture par
fluage, tomberait dans la catégorie b) ou la catégorie c).
NOTE 2 Pour les essais de fatigue, un intervalle d’au moins cinq incréments (avec l’incrément entre deux points
adjacents quelconques ne dépassant pas un tiers de l’intervalle entre l et l ) est utilisé.
min max
NOTE 3 Les valeurs déduites à partir des calculs ci-avant peuvent être ajustées aux incréments les plus proches et
convenant le mieux pour correspondre à ceux de l’appareil d’étalonnage.
8.3.4 En établissant l et l , les facteurs opérationnels tels que la dilatation thermique pour les essais
max min
à température élevée et les contingences supplémentaires relatives au déplacement pour couvrir des sujets
comme la variabilité du montage d’un essai à l’autre doivent être pris en compte.
8.4 Processus d’étalonnage
8.4.1 L’étalonnage doit être entrepris dans l’état de réception sans nettoyage spécial.
8.4.2 Lorsque la température est stabilisée, il est recommandé que, avant l’étalonnage et au moyen de
l’appareil d’étalonnage, l’extensomètre soit actionné deux fois sur l’intervalle d’étalonnage de la chaîne
extensométrique. Si possible, le déplacement est pris égal à une valeur légèrement négative et remis à zéro.
Lorsque cela est approprié, la chaîne extensométrique est réglée à zéro.
8.4.3 L’étalonnage consiste en deux séries de mesures, les incréments étant comme définis en 8.3.
— La première série est réalisée et enregistrée; l’extensomètre est retiré puis placé à nouveau sur l’appareil
d’étalonnage.
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ISO/FDIS 9513:2012(F)
— Une deuxième série de mesures est alors réalisée de la même manière que la première.
En fonction de l’utilisation escomptée de l’extensomètre, les deux séries de mesures sont réalisées pour des
longueurs croissantes ou pour des longueurs décroissantes, ou pour les deux.
8.5 Détermination des caractéristiques de la chaîne extensométrique
8.5.1 Résolution
8.5.1.1 La résolution, r, est la plus petite quantité qui peut être lue sur l’instrument.
8.5.1.2 Pour les extensomètres avec des échelles analogiques, la résolution de l’indicateur doit être obtenue à
partir du rapport entre la largeur de l’aiguille et la distance centre-à-centre entre deux graduations adjacentes de
l’échelle (intervalle de l’échelle), multiplié par la dimension physique que représente un incrément de l’échelle.
La résolution ne doit pas être inférieure au cinquième de la dimension physique représentée par un intervalle
de l’échelle à moins que la distance entre deux marques adjacentes soit supérieure ou égale à 2,5 mm; dans
ce cas, la résolution peut être aussi petite qu’un dixième de l’intervalle de l’échelle.
8.5.1.3 Pour les chaînes extensométriques munies d’un affichage électronique, la sortie doit être observée
pendant 10 s et les valeurs maximale et minimale doivent être enregistrées. La moitié de la différence entre
valeurs maximale et minimale observées doit être établie et enregistrée comme la résolution, r. Lorsque les
valeurs minimale et maximale sont égales, la résolution doit être un digit sur l’affichage.
8.5.2 Erreur de justesse
8.5.2.1 Erreur relative de justesse
L’erreur relative de justesse, q , pour un déplacement donné, l , est calculée à partir de la Formule (4):
rb t
ll−
it
q = ×100 (4)
rb
l
t
8.5.2.2 Erreur absolue de justesse
L’erreur absolue de justesse, q , pour un déplacement donné, l , est calculée à partir de la Formule (5):
b t
q = (l - l ) (5)
b i t
9 Classification de la chaîne extensométrique
9.1 Données d’entrée
Les données d’entrée requises pour la classification de la chaîne extensométrique sont:
a) l’erreur relative de la longueur de base (voir 7.2.5);
b) la résolution (absolue et/ou relative) de la chaîne extensométrique (voir 8.5.1);
c) pour chaque point de données d’étalonnage, l’erreur de justesse (absolue et/ou relative) (voir 8.5.2);
d) la confirmation que l’appareil d’étalonnage a rempli les exigences de la présente Norme internationale
pour chaque point de données d’étalonnage.
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9.2 Analyse des données
Les données collectées sont évaluées comme suit:
a) l’erreur relative de la longueur de base est comparée aux limites du Tableau 2 et une classification est obtenue;
b) la résolution de la chaîne extensométrique pour chaque point de données d’étalonnage est comparée aux
limites du Tableau 2 et une classification est obtenue;
c) pour chaque point de données d’étalonnage, l’erreur de justesse est comparée aux limites du Tableau 2 et
une classification est obtenue.
9.3 Critères de classification
Le Tableau 2 donne les valeurs maximales admissibles pour l’erreur relative de la longueur de base, la
résolution et l’erreur de justesse.
Tableau 2 — Classification de la chaîne extensométrique
a a
Classe de Erreur relative de Résolution Erreur de justesse
la chaîne la longueur de
Pourcentage de Valeur absolue Valeur relative Valeur absolue
extensométrique base
lecture
q
L
(r/l )×100 r q l - l
e i rb i t
% % µm % µm
0,2 ±0,2 0,1 0,2 ±0,2 ±0,6
0,5 ±0,5 0,25 0,5 ±0,5 ±1,5
1 ±1,0 0,5 1,0 ±1,0 ±3,0
2 ±2,0 1,0 2,0 ±2,0 ±6,0
a
La valeur la plus grande étant retenue.
9.4 Évaluation des résultats
9.4.1 Les données spécifiées en 9.2 sont collectées et la valeur maximale de classification pour chaque
élément suivant est déterminée:
a) l’erreur relative de la longueur de base;
b) pour chaque point de données d’étalonnage, la résolution de la chaîne extensométrique;
c) pour chaque point de données d’étalonnage, l’erreur de justesse;
d) pour chaque point de données d’étalonnage, la classification de l’appareil d’étalonnage.
La valeur maximale des quatre paramètres ci-dessus est définie comme la classification selon ISO 9513 pour
la chaîne extensométrique.
9.4.2 Lorsque des réglages sont nécessaires pour que l’extensomètre satisfasse aux exigences de la classe
pour son usage prévu, le prestataire d’étalonnage peut, en accord avec le laboratoire, procéder à de tels
réglages pour accroître la performance de la chaîne extensométrique. Les enregistrements obtenus lors de
l’étalonnage initial doivent être conservés et fournis, comme faisant partie de la documentation d’étalonnage.
Les résultats après réglages doivent être consignés sur le certificat d’étalonnage.
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10 Détermination de l’incertitude
10.1 Incertitude de l’étalonnage
De nombreux éléments contribuent à l’incertitude du processus d’étalonnage. Ce qui suit doit être évalué et
pris en compte dans le calcul du budget d’incertitude:
a) incertitude d’étalonnage du dispositif d’étalonnage;
b) fluctuations de la température ambiante pendant l’étalonnage;
c) variabilité inter-opérateur lorsque plus d’une personne réalise des étalonnages dans un laboratoire;
d) réglage de la longueur de base;
e) équipement de mesure de la longueur de base.
Pour plus d’informations, se reporter à l’Annexe A.
10.2 Détermination du budget d’incertitude
L’incertitude doit être déterminée. Un exemple de calcul, montrant comment on réalise une évaluation de
l’incertitude pour une chaîne extensométrique, est présenté en Annexe A.
NOTE Les exigences de la présente Norme internationale limitent les principales composantes d’incertitude lors de
l’étalonnage des extensomètres. En satisfaisant cette norme métrologique, l’incertitude est explicitement prise en compte
comme cela est requis par certaines normes d’accréditation. La réduction du biais admissible de la valeur de l’incertitude
conduirait à un double comptage de l’incertitude. La classification d’un extensomètre étalonné et certifié répondre à une
classe spécifique ne garantit pas que l’exactitude incluant l’incertitude soit inférieure à une valeur donnée. Par exemple, un
extensomètre répondant à la Classe 0,5 ne présente pas nécessairement un biais incluant l’incertitude de moins de 0,5 %.
11 Intervalles entre les étalonnages d’une chaîne extensométrique
11.1 Le temps entre deux étalonnages dépend du type de chaîne extensométrique, de la norme de
maintenance et le nombre d’utilisations de la chaîne extensométrique. Dans des conditions normales, il est
recommandé que l’étalonnage soit réalisé à des intervalles d’approximativement 12 mois. Cet intervalle ne
doit pas dépasser 18 mois sauf s’il est prévu que l’essai dure plus de 18 mois; dans un tel cas, la chaîne
extensométrique doit être étalonnée avant et après l’essai. Lorsque les essais de fluage à long terme sont
réalisés conformément à l’ISO 204, l’intervalle entre étalonnages pour leurs chaînes extensométriques, sur
la base d’une solide expérience pratique, est de trois ans; il en est de même pour les essais de relaxation à
long terme. Dans ces cas, les exigences des normes d’essais doivent prévaloir sur les intervalles d’étalonnage
définis dans le présent article.
11.2 La chaîne extensométrique doit être étalonnée après chaque réparation ou réglage qui affecte
l’exactitude des mesures.
12 Certificat d’étalonnage
12.1 Informations obligatoires
Le certificat d’étalonnage doit contenir au moins les informations suivantes:
a) référence à la présente Norme internationale, c’est-à-dire ISO 9513;
b) nom et adresse du propriétaire de la chaîne extensométrique;
c) identification de l’extensomètre (type, longueur de base, marque, numéro de série et position de montage);
d) type et numéro de référence de l’appareil d’étalonnage;
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e) température pendant le processus d’étalonnage;
f) nature des variations de longueur pour lesquelles l’étalonnage a été effectué, c’est-à-dire par longueurs
croissantes et/ou par longueurs décroissantes;
g) date de l’étalonnage;
h) nom de la personne qui a réalisé l’étalonnage et nom ou repère du service ayant effectué l’étalonnage;
i) tous les résultats de l’étalonnage (condition initiale et, s’il a fait l’objet d’un réglage, mesurages après réglages);
j) une indication de l’incertitude;
k) classification pour chaque domaine de l’extensomètre.
Les rubriques du certificat peuvent être présentées dans un rapport référencé.
12.2 Présentation des données
Les résultats doivent être présentés sous forme de tableau dans le certificat et doivent comporter les valeurs
individuelles de l’erreur de justesse associée à chaque point d’étalonnage.
Une présentation graphique des résultats de l’étalonnage peut être fournie comme une partie du certificat.
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Annexe A
(informative)
Incertitude de mesure
A.1 Introduction
L’approche pour déterminer l’incertitude, présentée dans la présente annexe, considère seulement les
incertitudes associées à la performance globale de mesure pour les mesurages de longueur. Ces incertitudes
de performance reflètent l’effet combiné de toutes les incertitudes séparées.
L’incertitude de mesure des instruments de référence (équipement d’étalonnage) est indiquée dans le certificat
d’étalonnage correspondant. Les facteurs influençant ces quantités incluent:
a) les effets environnementaux tels que les écarts de température;
b) la dérive de l’étalon de déplacement;
c) l’écart d’interpolation du dispositif de référence.
Il convient de considérer ces quantités. En fonction de la conception de l’équipement d’étalonnage, il est
également nécessaire de prendre en compte la position de l’extensomètre par rapport à l’axe de la longueur
de base de la machine d’essai.
Parmi les variables mesurées de l’extensomètre, qui sont pertinentes pour l’estimation de l’incertitude, il
convient de tenir compte des composantes suivantes:
— la co-axialité de l’extensomètre et du dispositif d’étalonnage;
— l’indicateur de variation de longueur;
— l’incertitude de mesure relative due à la résolution du dispositif d’étalonnage;
— l’erreur de la longueur de base;
— l’écart relatif du dispositif d’étalonnage;
— la répétabilité de l’indicateur de l’extensomètre;
— la résolution de l’extensomètre;
— les influences de la température.
Il est possible de calculer l’incertitude des chaînes extensométriques pour les essais uniaxiaux, au moment
de l’étalonnage, soit à partir des limites de la spécification soit à partir des lectures obtenues. Ces calculs sont
détaillés dans les articles suivants.
Étant donné que l’erreur d’exactitude, prise comme une justesse connue, n’est pas communément corrigée
pendant l’étalonnage, si elle se situe à l’intérieur des spécifications du Tableau 2, l’intervalle à l’intérieur duquel
l’erreur relative estimée, E, pourrait être raisonnablement escomptée, devrait être E = q ± U, où q est l’erreur
[11][12]
relative de justesse définie en 8.5.2 et U est l’incertitude élargie .
La condition d’un étalonnage est satisfaite, si l’erreur relative de la longueur de base, q (voir Tableau 2), se
L
e
situe à l’intérieur de la tolérance donnée.
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A.2 Appareil d’étalonnage
L’incertitude type relative à l’appareil d’étalonnage, u , est donnée par:
std
22 22
uu=+ uu++ u (A.1)
stdcal AB D
où
u est l’incertitude type du dispositif d’étalonnage, égale à 0,5 fois la justesse étendue de
cal
l’appareil d’étalonnage, déterminée à partir du certificat d’étalonnage ou d’autres informations
pertinentes;
u est l’incertitude type relative due à l’écart de température entre la température d’étalonnage de
A
l’extensomètre et la température d’étalonnage de l’appareil d’étalonnage;
α ⋅a
temp
u =
(A.2)
A
où
α est le coefficient de température de l’appareil d’étalonnage conformément aux
spécifications du fabricant;
a est l’écart de température entre la température d’étalonnage de l’extensomètre
temp
et la température d’étalonnage de l’appareil d’étalonnage;
u est l’incertitude type relative due à l’instabilité à long terme (dérive) de l’appareil d’étalonnage;
B
a
sensibilité
u =
B (A.3)
où a est l’instabilité à long terme de l’appareil d’étalonnage;
sensibilité
u est l’incertitude type relative due à l’approximation linéaire par rapport à la courbe polynomiale
D
(si requise);
a
écart
u =
(A.4)
D
où a est l’écart relatif dû à l’approximation linéaire par rapport à la courbe polynomiale pour
écart
l’appareil d’étalonnage.
A.3 Résolution
L’incertitude type relative à la résolution relative, u , est déduite à partir d’une distribution rectangulaire:
r
a
résolution
u = (A.5)
r
où a est la résolution relative de l’extensomètre.
résolution
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A.4 Répétabilité
L’incertitude type relative à la répétabilité, u , est l’écart-type relatif de la valeur estimée de l’erreur relative moyenne:
b
n
u = ()qq− (A.6)
b ∑ i
nn()−1
i−1
où
n est le nombre de lectures;
q est l’erreur de justesse mesurée (%);
i
q est l’erreur de justesse moyenne mesurée (%).
A.5 Erreur relative moyenne de la chaîne extensométrique
L’incertitude de l’erreur relative moyenne de la chaîne extensométrique, u , est donnée par:
q
u =+uuu+
qr bstd
(A.7)
222 22 2
=+uuu++ uu++ u
rb calA BD
A.6 Incertitude élargie
Une fois que toutes les incertitudes type pertinentes ont été prises en compte (y compris toutes les autres
contributions mentionnées ci-avant), l’incertitude combinée, u , est multipliée par un facteur d’élargissement,
q
k, pour donner l’incertitude élargie, U. Il est recommandé d’utiliser une valeur de k = 2, bien que k puisse
également être calculé à partir du nombre de degrés de liberté effectifs, basé sur les principes indiqués dans
[11]
le Guide ISO/CEI 98-3 , E.4.2, E.4.3 et G.4.2. À partir de là, U est donné par:
Uk=⋅u (A.8)
q
où
k est le facteur d’élargissement;
u est l’incertitude combinée.
q
On peut raisonnablement s’attendre à ce que l’erreur relative moyenne estimée, E, se trouve à l’intérieur de
l’intervalle:
Eq=±U (A.9)
A.7 Valeurs typiques de l’incertitude
Dans le passé, on ne tenait pas compte de l’incertitude
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 9513
Troisième édition
2012-12-01
Version corrigée
2015-06-15
Matériaux métalliques — Étalonnage
des chaînes extensométriques
utilisées lors d’essais uniaxiaux
Metallic materials — Calibration of extensometer systems used in
uniaxial testing
Numéro de référence
©
ISO 2012
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d’application . 1
2 Termes et définitions . 1
3 Symboles et désignations . 1
4 Principe . 2
5 Équipement d’étalonnage . 2
5.1 Appareil d’étalonnage . 2
5.2 Traçabilité de l’étalonnage . 2
6 Contrôle préalable à l’étalonnage . 2
6.1 Objectif . 2
6.2 Enregistrements du contrôle . 3
6.3 Identification des éléments de la chaîne extensométrique . 3
7 Mesurage de la longueur de base de l’extensomètre . 3
7.1 Extensométrie à longueur de base fixe . 3
7.2 Extensométrie à longueur de base variable . 3
7.3 Extensométrie sans contact . 4
7.4 Longueurs de base d’extensomètre établies au moyen de capteurs de réglage . 4
8 Processus d’étalonnage . 4
8.1 Considérations environnementales . 4
8.2 Position de l’extensomètre . 5
8.3 Incréments d’étalonnage . 5
8.4 Processus d’étalonnage . 6
8.5 Détermination des caractéristiques de la chaîne extensométrique . 7
8.5.1 Résolution . 7
8.5.2 Erreur de justesse . 7
9 Classification de la chaîne extensométrique . 7
9.1 Données d’entrée . 7
9.2 Analyse des données . 8
9.3 Critères de classification . 8
9.4 Évaluation des résultats . 8
10 Détermination de l’incertitude. 9
10.1 Incertitude de l’étalonnage . 9
10.2 Détermination du budget d’incertitude . 9
11 Intervalles entre les étalonnages d’une chaîne extensométrique . 9
12 Certificat d’étalonnage . 9
12.1 Informations obligatoires . 9
12.2 Présentation des données .10
Annexe A (informative) Incertitude de mesure .11
Annexe B (informative) Étalonnage de l’appareil d’étalonnage .17
Annexe C (informative) Exemple de rapport d’étalonnage d’un appareil d’étalonnage .19
Annexe D (informative) Exemples de configurations de chaînes extensométriques .22
Annexe E (informative) Extensométrie laser .32
Annexe F (informative) Extensométrie vidéo.41
Annexe G (informative) Extensométrie vidéo avec mesure de déformation plein champ .45
Annexe H (informative) Étalonnage d’un système de mesure sur traverses .47
Bibliographie .48
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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 procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document 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. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par
l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de
la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC concernant
les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos — Informations
supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 164, Essais mécaniques des métaux,
sous-comité SC 1, Essais uniaxiaux.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 9513:1999), qui a fait l’objet d’une
révision technique. Elle incorpore également le Rectificatif technique ISO 9513:1999/Cor.1:2000.
Dans cette version corrigée, les chiffres dans le Tableau B.1 ont été corrigés.
Introduction
La présente Norme internationale établit les critères pour l’étalonnage des chaînes extensométriques,
couvrant les principes généraux, l’équipement d’étalonnage à utiliser, l’inspection avant étalonnage et
la mesure de la longueur de base pour différents types de chaînes extensométriques. Les aspects du
processus d’étalonnage sont abordés comme l’évaluation des résultats, les incertitudes, les intervalles
entre étalonnages et la manière de rendre compte des résultats. Les critères relatifs à l’appareil
d’étalonnage, leur étalonnage et leur classification sont traités, complétés par une bibliographie
couvrant un certain nombre d’articles importants se rapportant aux chaînes extensométriques et à
[1] à[10]
leur application . Des travaux sont en cours pour développer des processus pour l’étalonnage
dynamique des extensomètres; toutefois, ceux-ci n’ont pas atteint, à la date de rédaction de la présente
Norme internationale, le niveau de développement approprié pour être inclus dans le présent document.
Pour plus d’informations, voir la Référence [6].
Des annexes informatives traitent du calcul des incertitudes de mesure pour l’étalonnage d’une chaîne
extensométrique (Annexe A), de l’étalonnage de l’équipement d’étalonnage (Annexe B) et d’un exemple
de rapport d’étalonnage (Annexe C). D’autres annexes traitent d’exemples de configurations de chaînes
extensométriques (Annexe D), de l’extensométrie laser (Annexe E), de l’extensométrie vidéo (Annexe F), de
l’extensométrie plein champ (Annexe G) et de l’étalonnage d’un système de mesure sur traverses (Annexe H).
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NORME INTERNATIONALE ISO 9513:2012(F)
Matériaux métalliques — Étalonnage des chaînes
extensométriques utilisées lors d’essais uniaxiaux
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie une méthode pour l’étalonnage statique des chaînes
extensométriques utilisées lors d’essais uniaxiaux, y compris les chaînes extensométriques axiales et
diamétrales, avec contact ou sans contact.
2 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
2.1
chaîne extensométrique
équipement utilisé pour mesurer le déplacement ou la déformation à la surface d’une éprouvette
Note 1 à l’article: Pour les besoins de la présente Norme internationale, le terme «chaîne extensométrique» inclut
l’indicateur. Certains extensomètres indiquent la déformation directement (par exemple extensomètres laser
ou techniques numériques de corrélation d’images), alors que d’autres extensomètres indiquent l’évolution de la
longueur de base d’une éprouvette qui est convertie en déformation en la divisant par la longueur de base concernée.
2.2
longueur de base
partie de l’éprouvette sur laquelle l’extension est mesurée
3 Symboles et désignations
Les symboles utilisés dans la présente Norme internationale et leur désignation sont donnés dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Symboles et désignations
Symbole Désignation Unité
L Valeur nominale de la longueur de base de l’extensomètre mm
e
Valeur mesurée de la longueur de base de l’extensomètre
′
L
mm
e
l Limite maximale du domaine d’étalonnage mm
max
l Limite minimale du domaine d’étalonnage mm
min
l Déplacement indiqué par l’extensomètre µm
i
l Déplacement donné par l’appareil d’étalonnage µm
t
Erreur relative sur la longueur de base de la chaîne extensométrique
q
L
%
e
q Erreur relative de justesse de la chaîne extensométrique %
rb
q Erreur absolue de justesse de la chaîne extensométrique µm
b
r Résolution de la chaîne extensométrique µm
4 Principe
L’étalonnage des chaînes extensométriques consiste à comparer les indications données par
l’extensomètre à des variations de longueurs connues imposées par un appareil d’étalonnage.
NOTE 1 L’utilisateur peut définir la(les) gamme(s) de déplacement sur la(les)quelle(s) l’étalonnage est à réaliser.
Ainsi, la performance de la chaîne extensométrique peut être optimisée. Par exemple, pour la fatigue olygocyclique
avec contrôle de la déformation, seule une petite partie de la gamme opérationnelle de l’extensomètre est
typiquement utilisée. Par suite, il serait approprié, dans ce cas, de concentrer l’étalonnage sur la partie centrale
de la gamme opérationnelle.
Le processus d’étalonnage compare le déplacement connu à partir du dispositif d’étalonnage avec la
sortie de la chaîne extensométrique. Cette sortie peut provenir de lectures manuelles de comparateurs
à haute précision, jusqu’à l’indication de déplacement d’un capteur/une électronique/un système de
stockage de données. Dans le dernier cas, la sortie de la chaîne extensométrique inclurait tout lissage de
courbes de données appliqué par l’électronique/le système de stockage de données.
NOTE 2 Pour certains types de chaînes extensométriques, l’étalonnage et la classification dépendront
également de la capacité de la chaîne extensométrique à définir la longueur de base.
5 Équipement d’étalonnage
5.1 Appareil d’étalonnage
L’appareil d’étalonnage qui permet d’appliquer un déplacement connu, l , à l’extensomètre peut être
t
constitué d’un cadre rigide, avec des tiges coaxiales appropriées ou d’autres dispositifs, sur lequel
l’extensomètre peut être fixé. L’appareil d’étalonnage doit comporter un mécanisme permettant de
déplacer au moins l’une des tiges axiales et un dispositif de mesure permettant de mesurer avec précision
le changement de longueur produit. Ces variations de longueur peuvent être mesurées, par exemple, à
l’aide d’un interféromètre, d’un encodeur incrémental linéaire ou de cales-étalons et d’un comparateur
ou d’un micromètre.
NOTE Des dispositifs spéciaux de fixation aux tiges de l’appareil d’étalonnage sont utilisés pour l’étalonnage
des extensomètres diamétraux.
Il convient que l’appareil d’étalonnage soit étalonné conformément à l’Annexe B et satisfasse aux
exigences de performance données dans le Tableau B.1.
L’Annexe B donne une procédure d’étalonnage recommandée pour l’équipement d’étalonnage et détaille
les critères de performance qui indiquent que l’équipement convient pour l’étalonnage des chaînes
extensométriques conformément à la présente Norme internationale.
5.2 Traçabilité de l’étalonnage
L’appareil d’étalonnage et les équipements connexes utilisés (tels que micromètres, pieds à coulisse,
microscopes optiques) doivent être étalonnés au moyen d’étalons qui peuvent être raccordés au système
international d’unités (SI). L’incertitude associée à toutes mesures réalisées au moyen des équipements
connexes ne doit pas dépasser un tiers de l’erreur admissible de la chaîne extensométrique qui est
étalonnée (voir Tableau 2). L’instrument de mesure de la température doit avoir une résolution de 0,1 °C.
6 Contrôle préalable à l’étalonnage
6.1 Objectif
Avant étalonnage, la chaîne extensométrique doit faire l’objet d’un contrôle. Celui-ci doit comporter, de façon
non limitative, un contrôle des éléments mécaniques pour ce qui est, par exemple, du libre mouvement, des
pièces endommagées, des arêtes de couteaux usées et des pattes/dispositifs de fixation établissant une
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longueur de base détériorée. Pour les chaînes extensométriques comportant des capteurs électroniques,
le câblage et les connections doivent être examinés pour vérifier s’ils sont endommagés, usés, etc.
La chaîne extensométrique doit être étalonnée dans l’état où elle se trouve pour autant que cela soit
possible. Les résultats doivent être évalués et, si nécessaire, la chaîne doit être réglée et ré-étalonnée.
Dans ce cas, les deux séries de données doivent être consignées.
6.2 Enregistrements du contrôle
Les enregistrements du contrôle préalable à l’étalonnage doivent être conservés, en identifiant l’état
dans lequel la chaîne extensométrique a été trouvée, quand la vérification a été réalisée et qui l’a réalisée.
Ces enregistrements du contrôle préalable à l’étalonnage peuvent prendre la forme d’un rapport écrit ou
d’une check-list «pro-forma» complétée.
6.3 Identification des éléments de la chaîne extensométrique
L’extensomètre doit avoir une identification unique. Les pièces qui peuvent être changées par l’utilisateur
pendant l’utilisation normale de l’extensomètre qui ont une influence sur l’étalonnage de l’extensomètre
doivent également avoir une identification unique lorsque cela est possible. Toutefois, cette exigence ne
s’étend pas aux dispositifs d’attache utilisés pour fixer l’extensomètre sur l’éprouvette. Ces identifications
uniques font partie des enregistrements pour la chaîne extensométrique.
7 Mesurage de la longueur de base de l’extensomètre
7.1 Extensométrie à longueur de base fixe
′
7.1.1 La longueur de base mesurée, L , d’un extensomètre de longueur de base fixe doit être déterminée
e
par des moyens directs ou indirects. Dans les deux cas, la patte de réglage ou la partie fixe de l’extensomètre
est utilisée pour régler les points de contact de l’extensomètre à leur déplacement préréglé.
NOTE On peut observer une variabilité de la longueur de base mesurée du fait d’un jeu/d’une usure excessif/ive
du mécanisme de réglage de la longueur de base.
′
7.1.1.1 Un mesurage direct de la longueur de base, L , est réalisé entre les points de contact de l’extensomètre,
e
au moyen d’un instrument de mesure étalonné tel qu’un pied à coulisse ou un projecteur de profil.
7.1.1.2 Un mesurage indirect de la longueur de base, L′ , est réalisé en plaçant l’extensomètre sur une
e
éprouvette de métal doux de façon que les couteaux ou les pointes de l’extensomètre laissent leurs
marques. Une fois que l’extensomètre est retiré, la distance entre les marques sur l’éprouvette doit être
mesurée, au moyen d’un équipement d’une exactitude compatible avec la classe requise de l’extensomètre.
7.1.2 L’erreur relative sur la longueur de base, q , calculée à partir de la Formule (1), ne doit pas
L
e
dépasser les valeurs données dans le Tableau 2.
′
LL−
ee
q = ×100 (1)
L
e
L
e
7.2 Extensométrie à longueur de base variable
7.2.1 La longueur de base d’un extensomètre à longueur de base variable doit être mesurée directement
ou indirectement.
7.2.1.1 Un mesurage direct de la longueur de base est réalisé en réglant l’extensomètre à la longueur de
base requise au moyen de gabarits, appareils fixes ou d’autres outils, puis en mesurant la longueur entre
les points de contact de l’extensomètre, au moyen d’un instrument de mesure étalonné tel qu’un pied à
coulisse ou un projecteur de profil.
′
7.2.1.2 Un mesurage indirect de la longueur de base, L , est réalisé en fixant l’extensomètre sur une
e
éprouvette de métal doux de façon que les lames ou les pointes de l’extensomètre laissent leurs marques.
Une fois que l’extensomètre est retiré, la distance entre les marques sur l’éprouvette est mesurée, au
moyen d’un équipement d’une exactitude compatible avec la classe requise de l’extensomètre.
7.2.2 Les extensomètres communément utilisés pour les essais de fluage, les essais de traction à
température élevée ou les essais de relaxation ont leur longueur de base définie par de petites collerettes
usinées sur la longueur calibrée de l’éprouvette, sur lesquelles l’extensomètre est fixé. La longueur de
base de tels extensomètres doit être déterminée directement à partir de l’éprouvette et doit être d’une
exactitude compatible avec la classe requise d’extensomètre.
7.2.3 L’erreur relative sur la longueur de base, q , calculée à partir de la Formule (1), ne doit pas
L
e
dépasser les valeurs données dans le Tableau 2.
7.2.4 Lorsqu’un extensomètre fixe ou mesure la longueur de base, l’erreur relative sur la longueur
de base doit être déterminée. Si des reliefs sur l’éprouvette définissent la longueur de base, il n’est pas
nécessaire de déterminer l’erreur relative sur la longueur de base.
7.2.5 Lorsqu’un extensomètre fixe automatiquement la longueur de base, les longueurs de base
maximale et minimale utilisées, plus trois longueurs de base supplémentaires entre le minimum et le
maximum doivent être mesurées. Lorsque moins de cinq longueurs de base sont utilisées, toutes les
longueurs de base doivent être mesurées.
7.3 Extensométrie sans contact
La longueur de base pour une extensométrie sans contact est fixée conformément aux instructions
du fabricant.
7.4 Longueurs de base d’extensomètre établies au moyen de capteurs de réglage
Lorsqu’une longueur de base d’extensomètre est fixée au moyen d’un capteur amovible, l’erreur relative
sur la longueur de base, q , calculée à partir de la Formule (1), ne doit pas dépasser les valeurs données
L
e
dans le Tableau 2.
L’incertitude de mesure pour la longueur de base doit être trois fois meilleure que l’erreur permise pour
la longueur de base.
8 Processus d’étalonnage
8.1 Considérations environnementales
8.1.1 La température ambiante, pendant l’étalonnage de la chaîne extensométrique, doit être enregistrée.
En général, il convient de réaliser l’étalonnage de la chaîne extensométrique à une température stable
à ± 2 °C près, la température cible se situant dans l’intervalle de 18 °C à 28 °C. Les changements de
température pendant le processus d’étalonnage peuvent ajouter une composante à l’incertitude
d’étalonnage et dans certains cas peuvent affecter la possibilité d’étalonner correctement l’extensomètre.
8.1.2 Pour les extensomètres utilisés pour les essais uniaxiaux à des températures en dehors
de l’intervalle de 10 °C à 35 °C, il convient de réaliser l’étalonnage à la température d’essai ou à une
température proche de celle-ci, si les installations existent.
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8.1.3 L’extensomètre doit être placé près de l’appareil d’étalonnage ou monté sur celui-ci pendant un
temps suffisant avant son étalonnage de façon que les pièces de la chaîne extensométrique et de l’appareil
d’étalonnage qui sont en contact se stabilisent à la température d’étalonnage.
8.2 Position de l’extensomètre
L’extensomètre doit être placé, lorsque cela est faisable, dans l’appareil d’étalonnage selon une orientation
similaire à celle dans laquelle il sera utilisé pendant les essais uniaxiaux de façon à éviter des erreurs
dues à une perte d’équilibre ou une déformation d’une partie quelconque de l’extensomètre.
L’extensomètre doit être fixé d’une manière similaire à celle utilisée pendant les essais uniaxiaux.
8.3 Incréments d’étalonnage
8.3.1 L’utilisateur doit établir la gamme des déplacements sur laquelle la chaîne extensométrique doit
être étalonnée.
8.3.2 Le nombre de points d’étalonnage et le nombre d’intervalles pour lesquels l’étalonnage est
réalisé doivent être basés sur la relation entre le déplacement minimal pour lequel une caractéristique
est déterminée, l , et le déplacement maximal pour lequel une caractéristique est déterminée, l .
min max
8.3.3 Pour des essais monotones, la série suivante de lectures doit être réalisée.
a) Si (l /l ) est inférieur ou égal à 10, un intervalle d’au moins cinq incréments doit être enregistré.
max min
b) Si (l /l ) est supérieur à 10 mais inférieur ou égal à 100, deux intervalles (l à 10l et 10l à
max min min min min
l ), ou (l à 0,1l et 0,1l à l ), chacun d’au moins cinq incréments, doivent être enregistrés.
max min max max max
c) Si (l /l ) est supérieur à 100, trois intervalles (l à 10l , 10l à 100l , 100l à l ),
max min min min min min min max
ou (l à 0,01l , 0,01l à 0,1l , 0,1l à l ), chacun d’au moins cinq incréments, doivent
min max max max max max
être enregistrés.
Pour chacune des trois catégories [a), b), c) ci-dessus], l’incrément entre deux points adjacents quelconques
ne doit pas dépasser un tiers de l’intervalle. Des exemples de ces incréments sont présentés à la Figure 1.
Légende
1 point d’étalonnage
Figure 1 — Diagramme schématique montrant la répartition des points d’étalonnage
NOTE 1 Un essai de traction avec mesure, à partir de l’extensomètre, du module d’élasticité et des limites
conventionnelles d’élasticité seulement, tomberait dans la catégorie a). Un essai de traction, avec détermination
des limites conventionnelles d’élasticité et de l’allongement à la rupture à partir de l’extensomètre, ou un essai de
rupture par fluage, tomberait dans la catégorie b) ou la catégorie c).
NOTE 2 Pour les essais de fatigue, un intervalle d’au moins cinq incréments (avec l’incrément entre deux points
adjacents quelconques ne dépassant pas un tiers de l’intervalle entre l et l ) est utilisé.
min max
NOTE 3 Les valeurs déduites à partir des calculs ci-avant peuvent être ajustées aux incréments les plus proches
et convenant le mieux pour correspondre à ceux de l’appareil d’étalonnage.
8.3.4 En établissant l et l , les facteurs opérationnels tels que la dilatation thermique pour les
max min
essais à température élevée et les contingences supplémentaires relatives au déplacement pour couvrir
des sujets comme la variabilité du montage d’un essai à l’autre doivent être pris en compte.
8.4 Processus d’étalonnage
8.4.1 L’étalonnage doit être entrepris dans l’état de réception sans nettoyage spécial.
8.4.2 Lorsque la température est stabilisée, il est recommandé que, avant l’étalonnage et au moyen de
l’appareil d’étalonnage, l’extensomètre soit actionné deux fois sur l’intervalle d’étalonnage de la chaîne
extensométrique. Si possible, le déplacement est pris égal à une valeur légèrement négative et remis à
zéro. Lorsque cela est approprié, la chaîne extensométrique est réglée à zéro.
8.4.3 L’étalonnage consiste en deux séries de mesures, les incréments étant comme définis en 8.3.
– La première série de mesures est réalisée et enregistrée; l’extensomètre est retiré puis placé à
nouveau sur l’appareil d’étalonnage.
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– Une deuxième série de mesures est alors réalisée de la même manière que la première.
En fonction de l’utilisation escomptée de l’extensomètre, les deux séries de mesures sont réalisées pour
des longueurs croissantes ou pour des longueurs décroissantes, ou pour les deux.
8.5 Détermination des caractéristiques de la chaîne extensométrique
8.5.1 Résolution
8.5.1.1 La résolution, r, est la plus petite quantité qui peut être lue sur l’instrument.
8.5.1.2 Pour les extensomètres avec des échelles analogiques, la résolution de l’indicateur doit être
obtenue à partir du rapport entre la largeur de l’aiguille et la distance centre-à-centre entre deux graduations
adjacentes de l’échelle (intervalle de l’échelle), multiplié par la dimension physique que représente un
incrément de l’échelle. La résolution ne doit pas être inférieure au cinquième de la dimension physique
représentée par un intervalle de l’échelle à moins que la distance entre deux marques adjacentes soit
supérieure ou égale à 2,5 mm; dans ce cas, la résolution peut être aussi petite qu’un dixième de l’intervalle
de l’échelle.
8.5.1.3 Pour les chaînes extensométriques munies d’un affichage électronique, la sortie doit être observée
pendant 10 s et les valeurs maximale et minimale doivent être enregistrées. La moitié de la différence entre
valeurs maximale et minimale observées doit être établie et enregistrée comme la résolution, r. Lorsque
les valeurs minimale et maximale sont égales, la résolution doit être un digit sur l’affichage.
8.5.2 Erreur de justesse
8.5.2.1 Erreur relative de justesse
L’erreur relative de justesse, q , pour un déplacement donné, l , est calculée à partir de la Formule (2):
rb t
ll−
it
q = ×100 (2)
rb
l
t
8.5.2.2 Erreur absolue de justesse
L’erreur absolue de justesse, q , pour un déplacement donné, l , est calculée à partir de la Formule (3):
b t
q = (l − l ) (3)
b i t
9 Classification de la chaîne extensométrique
9.1 Données d’entrée
Les données d’entrée requises pour la classification de la chaîne extensométrique sont:
a) l’erreur relative de la longueur de base (voir 7.2.5);
b) la résolution (absolue et/ou relative) de la chaîne extensométrique (voir 8.5.1);
c) pour chaque point de données d’étalonnage, l’erreur de justesse (absolue et/ou relative) (voir 8.5.2);
d) la confirmation que l’appareil d’étalonnage a rempli les exigences de la présente Norme internationale
pour chaque point de données d’étalonnage.
9.2 Analyse des données
Les données collectées sont évaluées comme suit:
a) l’erreur relative de la longueur de base est comparée aux limites du Tableau 2 et une classification
est obtenue;
b) la résolution de la chaîne extensométrique pour chaque point de données d’étalonnage est comparée
aux limites du Tableau 2 et une classification est obtenue;
c) pour chaque point de données d’étalonnage, l’erreur de justesse est comparée aux limites du
Tableau 2 et une classification est obtenue.
9.3 Critères de classification
Le Tableau 2 donne les valeurs maximales admissibles pour l’erreur relative de la longueur de base, la
résolution et l’erreur de justesse.
Tableau 2 — Classification de la chaîne extensométrique
a a
Classe de la Erreur relative Résolution Erreur de justesse
chaîne extenso- de la longueur de
Pourcentage de Valeur absolue Valeur rela- Valeur absolue
métrique base
lecture tive
q
L (r/l )⋅100 r q l − l
i rb i t
e
% % µm % µm
0,2 ±0,2 0,1 0,2 ±0,2 ±0,6
0,5 ±0,5 0,25 0,5 ±0,5 ±1,5
1 ±1,0 0,5 1,0 ±1,0 ±3,0
2 ±2,0 1,0 2,0 ±2,0 ±6,0
a
La valeur la plus grande étant retenue.
9.4 Évaluation des résultats
9.4.1 Les données spécifiées en 9.2 sont collectées et la valeur maximale de classification pour chaque
élément suivant est déterminée:
a) l’erreur relative de la longueur de base;
b) pour chaque point de données d’étalonnage, la résolution de la chaîne extensométrique;
c) pour chaque point de données d’étalonnage, l’erreur de justesse;
d) pour chaque point de données d’étalonnage, la classification de l’appareil d’étalonnage.
La valeur maximale des quatre paramètres ci-dessus est définie comme la classification selon ISO 9513
pour la chaîne extensométrique.
9.4.2 Lorsque des réglages sont nécessaires pour que l’extensomètre satisfasse aux exigences de la
classe pour son usage prévu, le prestataire d’étalonnage peut, en accord avec le laboratoire, procéder à de
tels réglages pour accroître la performance de la chaîne extensométrique. Les enregistrements obtenus
lors de l’étalonnage initial doivent être conservés et fournis, comme faisant partie de la documentation
d’étalonnage. Les résultats après réglages doivent être consignés sur le certificat d’étalonnage.
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10 Détermination de l’incertitude
10.1 Incertitude de l’étalonnage
De nombreux éléments contribuent à l’incertitude du processus d’étalonnage. Ce qui suit doit être évalué
et pris en compte dans le calcul du budget d’incertitude:
a) incertitude d’étalonnage du dispositif d’étalonnage;
b) fluctuations de la température ambiante pendant l’étalonnage;
c) variabilité inter-opérateur lorsque plus d’une personne réalise des étalonnages dans un laboratoire;
d) réglage de la longueur de base;
e) équipement de mesure de la longueur de base.
Pour plus d’informations, se reporter à l’Annexe A.
10.2 Détermination du budget d’incertitude
L’incertitude doit être déterminée. Un exemple de calcul, montrant comment on réalise une évaluation
de l’incertitude pour une chaîne extensométrique, est présenté en Annexe A.
NOTE Les exigences de la présente Norme internationale limitent les principales composantes d’incertitude
lors de l’étalonnage des extensomètres. En satisfaisant cette norme métrologique, l’incertitude est explicitement
prise en compte comme cela est requis par certaines normes d’accréditation. Réduire le biais admissible de la valeur
de l’incertitude conduirait à un double comptage de l’incertitude. La classification d’un extensomètre étalonné et
certifié répondre à une classe spécifique ne garantit pas que l’exactitude incluant l’incertitude soit inférieure à
une valeur donnée. Par exemple, un extensomètre répondant à la Classe 0,5 ne présente pas nécessairement un
biais incluant l’incertitude de moins de 0,5 %.
11 Intervalles entre les étalonnages d’une chaîne extensométrique
11.1 Le temps entre deux étalonnages dépend du type de chaîne extensométrique, de la norme de
maintenance et le nombre d’utilisations de la chaîne extensométrique. Dans des conditions normales,
il est recommandé que l’étalonnage soit réalisé à des intervalles d’approximativement 12 mois. Cet
intervalle ne doit pas dépasser 18 mois sauf s’il est prévu que l’essai dure plus de 18 mois; dans un tel
cas, la chaîne extensométrique doit être étalonnée avant et après l’essai. Lorsque les essais de fluage
à long terme sont réalisés conformément à l’ISO 204, l’intervalle entre étalonnages pour leurs chaînes
extensométriques, sur la base d’une solide expérience pratique, est de trois ans; il en est de même pour
les essais de relaxation à long terme. Dans ces cas, les exigences des normes d’essais doivent prévaloir sur
les intervalles d’étalonnage définis dans le présent article.
11.2 La chaîne extensométrique doit être étalonnée après chaque réparation ou réglage qui affecte
l’exactitude des mesures.
12 Certificat d’étalonnage
12.1 Informations obligatoires
Le certificat d’étalonnage doit contenir au moins les informations suivantes:
a) référence à la présente Norme internationale, c’est-à-dire ISO 9513;
b) nom et adresse du propriétaire de la chaîne extensométrique;
c) identification de l’extensomètre (type, longueur de base, marque, numéro de série et position de
montage);
d) type et numéro de référence de l’appareil d’étalonnage;
e) température pendant le processus d’étalonnage;
f) nature des variations de longueur pour lesquelles l’étalonnage a été effectué, c’est-à-dire par
longueurs croissantes et/ou par longueurs décroissantes;
g) date de l’étalonnage;
h) nom de la personne qui a réalisé l’étalonnage et nom ou repère du service ayant effectué l’étalonnage;
i) tous les résultats de l’étalonnage (condition initiale et, s’il a fait l’objet d’un réglage, mesurages
après réglages);
j) une indication de l’incertitude;
k) classification pour chaque gamme de l’extensomètre.
Les rubriques du certificat peuvent être présentées dans un rapport référencé.
12.2 Présentation des données
Les résultats doivent être présentés sous forme de tableau dans le certificat et doivent comporter les
valeurs individuelles de l’erreur de justesse associée à chaque point d’étalonnage.
Une présentation graphique des résultats de l’étalonnage peut être fournie comme une partie du certificat.
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Annexe A
(informative)
Incertitude de mesure
A.1 Introduction
L’approche pour déterminer l’incertitude, présentée dans la présente annexe, considère seulement
les incertitudes associées à la performance globale de mesure pour les mesurages de longueur. Ces
incertitudes de performance reflètent l’effet combiné de toutes les incertitudes séparées.
L’incertitude de mesure des instruments de référence (équipement d’étalonnage) est indiquée dans le
certificat d’étalonnage correspondant. Les facteurs influençant ces quantités incluent:
a) les effets environnementaux tels que les écarts de température;
b) la dérive de l’étalon de déplacement;
c) l’écart d’interpolation du dispositif de référence.
Il convient de considérer ces quantités. En fonction de la conception de l’équipement d’étalonnage, il
est également nécessaire de prendre en compte la position de l’extensomètre par rapport à l’axe de la
longueur de base de la machine d’essai.
Parmi les variables mesurées de l’extensomètre, qui sont pertinentes pour l’estimation de l’incertitude,
il convient de tenir compte des composantes suivantes:
— la co-axialité de l’extensomètre et du dispositif d’étalonnage;
— l’indicateur de variation de longueur;
— l’incertitude de mesure relative due à la résolution du dispositif d’étalonnage;
— l’erreur de la longueur de base;
— l’écart relatif du dispositif d’étalonnage;
— la répétabilité de l’indicateur de l’extensomètre;
— la résolution de l’extensomètre;
— les influences de la température.
Il est possible de calculer l’incertitude des chaînes extensométriques pour les essais uniaxiaux, au
moment de l’étalonnage, soit à partir des limites de la spécification soit à partir des lectures obtenues.
Ces calculs sont détaillés dans les articles suivants.
Étant donné que l’erreur d’exactitude, prise comme une justesse connue, n’est pas communément
corrigée pendant l’étalonnage, si elle se situe à l’intérieur des spécifications du Tableau 2, l’intervalle
à l’intérieur duquel l’erreur relative estimée, E, pourrait être raisonnablement escomptée, devrait être
[11][12]
E = q ± U, où q est l’erreur relative de justesse définie en 8.5.2 et U est l’incertitude élargie.
La condition d’un étalonnage est satisfaite, si l’erreur relative de la longueur de base, q (voir Tableau 2),
L
e
se situe à l’intérieur de la tolérance donnée.
A.2 Appareil d’étalonnage
L’incertitude-type relative à l’appareil d’étalonnage, u , est donnée par:
std
22 22
uu=+uu++u (A.1)
stdcal AB D
où
u est l’incertitude-type du dispositif d’étalonnage, égale à 0,5 fois la justesse étendue de l’appa-
cal
reil d’étalonnage, déterminée à partir du certificat d’étalonnage ou d’autres informations
pertinentes;
u est l’incertitude-type relative due à l’écart de température entre la température d’étalonnage
A
de l’extensomètre et la température d’étalonnage de l’appareil d’étalonnage;
α⋅a
temp
u = (A.2)
A
où
α est le coefficient de température de l’appareil d’étalonnage conformément aux spécifications
du fabricant;
a est l’écart de température entre la température d’étalonnage de l’extensomètre et la tem-
temp
pérature d’étalonnage de l’appareil d’étalonnage;
u est l’incertitude-type relative due à l’instabilité à long terme (dérive) de l’appareil d’étalonnage;
B
a
sensibilité
u = (A.3)
B
où a est l’instabilité à long terme de l’appareil d’étalonnage;
sensibilité
u est l’incertitude-type relative due à l’instabilité à long terme (dérive) de l’appareil d’étalonnage;
B
u est l’incertitude-type relative due à l’approximation linéaire par rapport à la courbe polynomiale
D
(si requise);
a
écart
u = (A.4)
D
où a est l’écart relatif dû à l’approximation linéaire par rapport à la courbe polynomiale
écart
pour l’appareil d’étalonnage.
A.3 Résolution
L’incertitude-type relative à la résolution relative, u , est déduite à partir d’une distribution rectangulaire:
r
a
résolution
u = (A.5)
r
où a est la résolution relative de l’extensomètre.
résolution
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A.4 Répétabilité
L’incertitude-type relative à la répétabilité, u , est l’écart-type relatif de la valeur estimée de l’erreur
b
relative moyenne:
n
u = ()qq− (A.6)
b ∑ i
nn()−1
i−1
où
n est le nombre de lectures;
q est l’erreur de justesse mesurée (%);
i
est l’erreur de justesse moyenne mesurée (%).
q
A.5 Erreur relative moyenne de la chaîne extensométrique
L’incertitude de l’erreur relative moyenne de la chaîne extensométrique, u , est donnée par:
q
u =+uuu+
qr bstd
(A.7)
222 22 2
=+uuu++ uu++ u
rb calA BD
A.6 Incertitude élargie
Une fois que toutes les inc
...
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