ISO 17138:2014

NORME ISO
INTERNATIONALE 17138
Première édition
2014-12-01
Céramiques techniques — Propriétés
mécaniques des composites
céramiques à température ambiante
— Détermination de la resistance en
flexion
Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) —
Mechanical properties of ceramic composites at room temperature —
Determination of flexural strength
Numéro de référence
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ISO 2014
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions et symboles . 1
4 Principe . 2
5 Appareillage . 2
5.1 Machine d’essai . 2
5.2 Dispositif de fixation de l’éprouvette . 2
5.3 Système d’enregistrement des données . 2
5.4 Dispositifs de mesurage des dimensions . 2
6 Éprouvettes . 2
7 Préparation de l’éprouvette . 3
7.1 Usinage et préparation . 3
7.2 Nombre d’éprouvettes . 4
8 Modes opératoires d’essai . 4
8.1 Vitesse de déplacement . 4
8.2 Mesurage des dimensions . 4
8.3 Technique de l’essai . 4
8.4 Validité de l’essai . 5
8.5 Expression des résultats . 5
9 Rapport d’essai . 6
Bibliographie . 8
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 (IEC) 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/IEC, 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/IEC, 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 206, Céramiques techniques.
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NORME INTERNATIONALE ISO 17138:2014(F)
Céramiques techniques — Propriétés mécaniques des
composites céramiques à température ambiante —
Détermination de la resistance en flexion
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale décrit une méthode permettant de déterminer la résistance en flexion
des matériaux composites à matrice céramique et à renforts de fibres continus par un essai de flexion
en trois ou quatre points à température ambiante. Cette méthode s’applique à tous les composites à
matrice céramique à renforts de fibres continus, unidirectionnels (1D), renforcés dans le plan (2D)
et multidirectionnels xD avec (2 < x ≤ 3), conformément au CEN/TR 13233, sollicités suivant un axe
principal de renfort.
NOTE La méthode n’est pas destinée à être utilisée pour obtenir des valeurs absolues de résistance pour le
dimensionnement.
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 7500-1, Matériaux métalliques — Vérification des machines pour essais statiques uniaxiaux — Partie 1:
Machines d’essai de traction/compression — Vérification et étalonnage du système de mesure de force
ISO 3611, Spécification géométrique des produits (GPS) — Équipement de mesurage dimensionnel:
Micromètres d’extérieur ― Caractéristiques de conception et caractéristiques métrologiques
CEN/TR 13233:2007, Céramiques techniques avancées — Céramiques composites — Notations et symboles
3 Termes, définitions et symboles
1)
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans le CEN/TR 13233 ainsi
que les suivants s’appliquent.
3.1
force maximale de flexion
F
m
force la plus élevée enregistrée lors d’un essai de flexion conduit jusqu’à rupture
3.2
contrainte de flexion
σ
contrainte nominale calculée à mi-portée sur la face extérieure de l’éprouvette
Note 1 à l’article: Cette contrainte est calculée conventionnellement selon la théorie des poutres dont les hypothèses
de base ne peuvent pas être vérifiées par les matériaux composites à matrice céramique.
1)  Une Norme internationale, ISO 19634, Céramiques techniques — Notations et symboles des céramiques composites
est en cours d’élaboration.
3.3
résistance en flexion
σ
f,m
contrainte de flexion maximale appliquée à une éprouvette qui rompt au cours d’un essai de flexion
4 Principe
Une éprouvette en forme de barreau est placée sur deux appuis et est soumise à un chargement
appliqué perpendiculairement à son axe longitudinal. L’essai est mené à vitesse constante de
déplacement de la traverse.
5 Appareillage
5.1 Machine d’essai
La machine doit être munie d’un système pour mesurer la force appliquée à l’éprouvette. Ce système doit
être conforme à la classe 1 de l’ISO 7500-1.
5.2 Dispositif de fixation de l’éprouvette
Le dispositif de fixation de l’éprouvette est constitué de deux parties liées aux éléments fixe et mobile de
la machine. Il comprend deux cylindres d’appui externes et un cylindre (flexion en trois points) ou deux
cylindres (flexion en quatre points) internes pour l’application de la charge.
Le diamètre des cylindres doit être compris entre 4 mm et 10 mm. Leur longueur doit être au moins égale
à la largeur de l’éprouvette. Ils doivent être réalisés dans un matériau dont la dureté est au moins égale à
celle de l’éprouvette. Les axes des cylindres doivent être parallèles à 0,01 mm/mm près. (Voir Figure 1.)
Des cylindres pivotants peuvent être utilisés pour compenser le défaut de parallélisme des faces
supérieure et inférieure des éprouvettes non usinées. Deux cylindres pour l’essai de flexion en trois
points ou trois cylindres pour l’essai en quatre points doivent être libres de pivoter autour d’un axe
parallèle à la direction longitudinale de l’éprouvette.
La distance entre les cylindres doit être conforme à l’Article 6.
Les cylindres internes doivent être centrés par rapport aux cylindres externes à 0,2 mm près. Pour la
flexion en quatre points, le dispositif d’essai doit garantir une répartition symétrique des efforts sur
l’éprouvette.
5.3 Système d’enregistrement des données
Un enregistreur étalonné doit être utilisé pour enregistrer la courbe force-temps. Il est recommandé
d’utiliser un système d’enregistrement numérique des données.
5.4 Dispositifs de mesurage des dimensions
Les dispositifs utilisés pour le mesurage des dimensions linéaires de l’éprouvette doivent être précis
à ± 0,1 mm. Les micromètres doivent être conformes à l’ISO 3611.
6 Éprouvettes
Les dimensions recommandées pour les éprouvettes sont données dans le Tableau 1. Ces dimensions ont
été utilisées avec succès et prennent en compte les éléments suivants.
Le volume de matériau sous contrainte doit être représentatif de la nature du matériau et de la structure
du renfort. Ceci impose des limites minimales à la portée, à la largeur et à l’épaisseur de l’éprouvette.
Contrairement à l’essai de traction, la distribution du renfort longitudinal à travers l’épaisseur doit être
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prise en considération dans le cas de l’essai de flexion. Lorsque cette distribution n’est pas symétrique
par rapport au plan neutre, il faut s’assurer qu’elle est similaire pour toutes les éprouvettes.
On peut distinguer deux types d’éprouvettes, comme suit:
a) les éprouvettes brutes de fabrication, dont seules la longueur et la largeur sont usinées pour obtenir
les dimensions voulues. Dans ce cas, les faces en traction et en compression peuvent ne pas êtres
usinées et donc être irrégulières;
b) les éprouvettes usinées, dont la longueur, la largeur et l’épaisseur ont été obtenues par usinage.
La tolérance sur l’épaisseur concerne uniquement les éprouvettes usinées. Pour les éprouvettes brutes
de fabrication, la différence maximale de trois mesures de l’épaisseur (au centre et au niveau des points
d’appui) ne doit pas dépasser 5 % de la moyenne des trois mesures.
L’épaisseur de l’éprouvette et la distance entre le (ou les) cylindre(s) interne(s) et les cylindres externes
doivent être choisies de manière à éviter une rupture par cisaillement. Pour cela, on impose une limite
minimale au rapport entre le bras de levier et l’épaisseur de l’éprouvette (voir Tableau 1). Une valeur de
10 est couramment utilisée et conduit à un rapport L/h minimum de 2
...