ISO 4965-1:2012
(Main)Metallic materials — Dynamic force calibration for uniaxial fatigue testing — Part 1: Testing systems
Metallic materials — Dynamic force calibration for uniaxial fatigue testing — Part 1: Testing systems
ISO 4965-1:2012 describes two methods for determining the relationship between the dynamic force range applied to a test-piece in a uniaxial, sinusoidal, constant amplitude test and the force range indicated by the testing system. These methods are applicable to dynamic testing systems operating away from system resonant frequencies and are relevant to testing systems where the dynamic force measurement errors are either unknown or where they are expected to exceed 1 % of the applied force range. The dynamic force measurement errors are determined by comparison of the peak forces indicated by the dynamic testing system with those measured by the strain gauged dynamic calibration device (DCD). This DCD has previously undergone static calibration against the testing system indicator. For Method A (Replica test-piece method), the dynamic calibration is applicable over the validated range of frequencies for that type of test-piece only. A frequency-dependent correction factor is applicable for the correction of dynamic force measurement errors of up to 10 % of dynamic force range. By using such a correction factor, the actual test specimen dynamic force measurement error will be reduced to less than 1 % of the dynamic force range. For Method B (Compliance envelope method), the dynamic calibration is applicable over the range of test frequencies validated for test-pieces whose compliance lies between those of the two DCDs. No correction factor is applicable, as Method B does not permit dynamic force measurement errors above 1 % of the dynamic force range.
Matériaux métalliques — Étalonnage de la force dynamique uniaxiale pour les essais de fatigue — Partie 1: Systèmes d'essai
La présente partie de l'ISO 4965 décrit deux méthodes (voir Introduction) pour déterminer la relation entre l’étendue de la force dynamique (ΔFt) appliquée à une éprouvette dans un essai d'amplitude uniaxiale, sinusoïdale et constante et l'étendue de la force (ΔFi) indiquée par le système d'essai. Ces méthodes s'appliquent aux systèmes d'essai dynamiques fonctionnant loin des fréquences de résonance du système et conviennent aux systèmes d'essai dans lesquels les erreurs de mesure de la force dynamique sont inconnues ou peuvent dépasser 1 % de l’étendue de la force appliquée. Les erreurs de mesure de la force dynamique sont déterminées par comparaison des forces maximales indiquées par le système d'essai dynamique avec celles qui sont mesurées par l'équipement d'étalonnage dynamique (DCD) à jauge de déformation. Ce DCD a été au préalable étalonné en statique (voir 5.2.1) par rapport à l'indicateur du système d'essai. Pour la Méthode A (méthode de l'éprouvette réplique), l'étalonnage dynamique n'est applicable qu'à la plage de fréquences validée pour ce type d'éprouvette. Un facteur de correction dépendant de la fréquence est applicable pour la correction des erreurs de mesure de force dynamique allant jusqu'à 10 % de la plage de forces dynamiques. En utilisant un tel facteur de correction, l'erreur réelle de mesure de la force dynamique sur l'éprouvette sera réduite à moins de 1 % de la plage de forces dynamiques. Pour la Méthode B (méthode de l'enveloppe de souplesse), l'étalonnage dynamique est applicable sur la plage de fréquences d'essai validée pour les éprouvettes dont la souplesse est comprise entre celles des deux DCD. Aucun facteur de correction n'est applicable, car la Méthode B n'autorise pas des erreurs de mesure de force dynamique supérieures à 1 % de la plage de forces dynamiques. NOTE L'Annexe A donne des indications sur le moment où il convient de réétalonner le système par les méthodes décrites dans la présente partie de l'ISO 4965.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 4965-1
First edition
2012-07-15
Metallic materials — Dynamic force
calibration for uniaxial fatigue testing —
Part 1:
Testing systems
Matériaux métalliques — Étalonnage de la force dynamique uniaxiale
pour les essais de fatigue —
Partie 1: Systèmes d’essai
Reference number
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ISO 4965-1:2012(E)
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Published in Switzerland
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ISO 4965-1:2012(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions, and symbols . 1
4 General requirements . 3
4.1 Temperature . 3
4.2 Dynamic testing system . 3
5 Procedure . 5
5.1 Initial checks . 5
5.2 Calibration procedure . 6
6 Calculation of results . 7
6.1 Calculate DCD forces and measured force ranges . 7
6.2 Replica test-piece — Method A . 8
6.3 Compliance envelope — Method B . 8
7 Report . 9
7.1 General information . 9
7.2 Results of dynamic calibration .10
7.3 Re-calibration .10
Annex A (normative) Guidance on re-calibration to be supplied to the user . 11
Annex B (informative) Guidance on estimation of the bandwidth of the testing
system instrumentation .12
Bibliography .13
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ISO 4965-1:2012(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International
Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 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 4965-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 164, Mechanical testing of metals, Subcommittee
SC 5, Fatigue testing.
This first edition of ISO 4965-1, together with ISO 4965-2, cancels and replaces ISO 4965:1979, which has
been technically revised.
ISO 4965 consists of the following parts, under the general title Metallic materials — Dynamic force calibration
for uniaxial fatigue testing:
— Part 1: Testing systems
— Part 2: Dynamic calibration device (DCD) instrumentation
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ISO 4965-1:2012(E)
Introduction
In a dynamic test, the force experienced by the test-piece (F ) might differ significantly from the force indicated
t
by the testing system (F ). The dynamic errors result from inertial forces acting on the force transducer and any
i
dynamic errors in the electronics of the force indicating system. Inertial forces equate to the grip mass (interposed
between the force transducer and the test-piece) multiplied by its local acceleration, and therefore depend on
a) the amplitude of motion
b) the frequency of motion, and
c) the grip mass.
The amplitude of motion will, in turn, depend on the applied force and the mechanical configuration of the
testing system, including the compliances of the load train, the test-piece, the reaction frame, and the base
mounting. For a given frequency and over a given force range, different combinations of compliance values will
result in different amplitudes of motion [the motion of a grip holding a very compliant test-piece may even be in
the opposite direction (anti-phase) to that of the same grip holding a much stiffer test-piece].
For the purpose of this part of ISO 4965, there must be a linear relationship between the applied force and
the displacement of the actuator. Using Method A and the calculated correction factor, the force measurement
system will be dynamically calibrated to within 1 % of the applied force range. Using Method B and two
dynamic calibration devices (DCDs) of different compliance, the force measurement system will be dynamically
calibrated to within 1 % of the applied force range, if the actual test-piece has a compliance between those of
the two DCDs.
Method A (Replica test-piece method) – This method is used for calibrating a dynamic testing system with a
DCD, allowing errors of up to 10 % in the indicated force range to be corrected for, using a generated correction
factor. The DCD must have the same compliance and mass as the specimens to be tested and the entire load
train must be the same as that to be used for the actual testing. Before commencing a new series of dynamic
tests, the correction factor relating the indicated force range (ΔF ) to the test-piece force range (ΔF ) can be
i t
determined using a strain gauged replica test-piece. This factor can be applied either as a correction to the
results or to modify the force applied by the testing system, reducing the dynamic force error to less than 1 %.
This correction factor is dependent on test frequency, and therefore will have to be determined over the entire
range of anticipated test frequencies.
Method B (Compliance envelope method) – This method is used to calibrate a dynamic testing system for use
with varying test-piece configuration, using two DCDs of different compliance. The low compliance DCD should
have a compliance lower than that of any test-piece to be tested, and the high compliance DCD should have
a compliance above that of any test-piece. An operating envelope of test-piece compliance versus frequency
can be established for the testing system, within which dynamic errors are maintained to within 1 % of the
applied force range. It is assumed that the compliance of the load train is insignificant when compared with
the compliance of either DCD. If this is not the case, and the machine is to be used with varying load train
compliance values, additional calibration runs will need to be performed.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 4965-1:2012(E)
Metallic materials — Dynamic force calibration for uniaxial
fatigue testing —
Part 1:
Testing systems
1 Scope
This part of ISO 4965 describes two methods (see Introduction) for determining the relationship between the
dynamic force range (ΔF ) applied to a test-piece in a uniaxial, sinusoidal, constant amplitude test and the force
t
range indicated (ΔF ) by the testing system.
i
These methods are applicable to dynamic testing systems operating away from system resonant frequencies
and are relevant to testing systems where the dynamic force measurement errors are either unknown or where
they are expected to exceed 1 % of the applied force range.
The dynamic force measurement errors are determined by comparison of the peak forces indicated by the
dynamic testing system with those measured by the strain gauged dynamic calibration device (DCD). This DCD
has previously undergone static calibration (see 5.2.1) against the testing system indicator.
For Method A (Replica test-piece method), the dynamic calibration is applicable over the validated range
of frequencies for that type of test-piece only. A frequency-dependent correction factor is applicable for the
correction of dynamic force measurement errors of up to 10 % of dynamic force range. By using such a
correction factor, the actual test-specimen dynamic force measurement error will be reduced to less than 1 %
of the dynamic force range.
For Method B (Compliance envelope method), the dynamic calibration is applicable over the range of test frequencies
validated for test-pieces whose compliance lies between those of the two DCDs. No correction factor is applicable,
as Method B does not permit dynamic force measurement errors above 1 % of the dynamic force range.
NOTE Annex A provides guidance on when the system should be re-calibrated by the methods described in this
part of ISO 4965.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document
(including any amendments) applies.
ISO 7500-1, Metallic materials — Verification of static uniaxial testing machines — Part 1: Tension/compression
testing machines — Verification and calibration of the force-measuring system
ISO 4965-2, Metallic materials — Dynamic force calibration for uniaxial fatigue testing — Part 2: Dynamic
calibration device (DCD) instrumentation
3 Terms, definitions, and symbols
For the purposes of this part of ISO 4965, the terms, definitions, and symbols in ISO 4965-2 and the following
apply. Figure 1 gives a schematic diagram of the calibration set-up.
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ISO 4965-1:2012(E)
Figure 1 — Schematic diagram of ISO 4965 calibration methodology
3.1
correction factor
C
ratio between the dynamic force range determined by a DCD (ΔF ) and the dynamic force range indicated
DCD
by the testing system (ΔF ), at the same testing frequency
i
3.2
DCD
dynamic calibration device
strain-gauged replica test-piece (or, for Method B, proving device) that, for Method A, has the same mass and
compliance as the specimens to be tested or, for Method B, is of known compliance
3.3
DCD force
F
DCD
force measured by the DCD, calculated from i after static calibration against the testing system
DCD
NOTE See Formulae (2) and (3).
3.4
DCD indication
i
DCD
output of the DCD instrumentation
NOTE As the DCD instrumentation needs to have previously been calibrated against electrical standards, the DCD
indication will be in electrical units, such as mV or mV/V.
3.5
DCD instrumentation
instrumentation used in conjunction with the DCD, including strain gauge bridge output conditioning
electronics and display
NOTE The DCD instrumentation may also supply the DCD energising voltage – it could then display the DCD output
as an mV/V ratio.
3.6
dynamic force range
ΔF
difference between the maximum (peak) and minimum (valley) values of force under cyclic conditions
2 © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 4965-1:2012(E)
3.7
dynamic testing system
combination of actuator, reaction frame, load train, and instrumentation used to perform cyclic force testing,
indicating the applied peak and valley force values
3.8
indicated force
F
i
force measured by the dynamic testing system’s statically-calibrated force transducer and indicated by its
instrumentation, under both static and dynamic conditions
3.9
indication error
e
i
difference in the force ranges indicated by the testing system instrumentation and the DCD instrumentation,
expressed as a percentage of the DCD force range
3.10
load train
all components, excluding the specimen/DCD, that transmit the force between the actuator and the reaction
frame of the dynamic testing system, including the force transducer, adaptors, grips, and other fixtures
4 General requirements
4.1 Temperature
The ambient temperature at which the dynamic calibration of the uniaxial dynamic testing system is performed
shall be recorded. It is recommended that the calibration be performed at a constant ambient temperature, and
care should be taken to shield the DCD from draughts and direct sunlight.
4.2 Dynamic testing system
4.2.1 Static calibration
The dynamic testing system shall have a current certificate of static calibration to ISO 7500-1, Class 1 or better,
for the relevant loading conditions.
4.2.2 Calibration frequencies
The dynamic testing system shall be dynamically calibrated over the range of frequencies where dynamic
testing is to be performed, with the exception of any test frequencies at which a system resonance affects the
force measurement accuracy, as specified in 5.1.1. It is also recommended that, to keep amplitude errors to
less than 0,2 %, the maximum test frequency should not exceed 25 % of the testing system instrumentation’s
bandwidth (see Annex B) for two pole filter systems, or 6 % of this bandwidth for single pole filter systems.
Filtering of the measured forces directly affects the dynamic accuracy of these measured forces. Therefore,
any filters shall be added before conducting the dynamic calibration. The calibration is only valid with the filters
used at the time of calibration.
If Method B is used, the same frequency range shall be used for each of the two DCDs. System resonant
frequencies lead to localized areas of increased errors. Care must be taken to identify such areas, with both
DCDs, so that actual testing is not performed at frequencies where excessive errors occur.
4.2.3 Dynamic force range
The indicated force end levels used for the dynamic calibration procedure shall lie within the statically
calibrated force range of the dynamic testing system, and at the peak values anticipated for the test-piece. The
dynamic calibration force range shall also be in between 10 % and 100 % of each DCD’s dynamic rating. The
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ISO 4965-1:2012(E)
dynamic force range shall be either through-zero, or tension-only, or compression-only. Tension-only dynamic
calibrations are not valid in compression and vice versa. Through-zero calibrations verify both tension and
compression. This part of ISO 4965 requires that, if a single force range is to be used for dynamic calibration,
there is at each test frequency a linear (though potentially different) relationship between applied force and
actuator displacement – one way to demonstrate this would be to record and then plot the actuator position as
a function of applied force during, or subsequent to, the machine’s static force calibration.
NOTE Inertial errors are proportional to acceleration and therefore also to displacement – a linear relationship
between force and displacement ensures that inertial errors are proportional to force and thus constant as a proportion of
force range, enabling the calibration to be performed over a single force range.
If there is not a linear relationship between applied force and actuator displacement, multiple dynamic force
range calibrations are needed before the system is determined to be dynamically calibrated.
The peak and valley values used should be within the working range of the calibration device.
In Method B, the dynamic force ranges used for the two DCDs can be different, but the same frequency range
shall be used.
4.2.4 Load train
For Method A, the load train fixtures and fittings employed for the actual dynamic testing shall be used, and the
DCD must have the same mass, compliance, and damping as the specimens to be tested (i.e. it should be a
standard s
...
ISO/TC 164/SC 5
Date : 2012-08-1207-15
ISO 4965-1:2012(F)
ISO/TC 164/SC 5
Secrétariat : ANSI
Matériaux métalliques — Étalonnage de la force dynamique uniaxiale pour les
essais de fatigue — Partie 1: Systèmes d’essai
Metallic materials — Dynamic force calibration for uniaxial fatigue testing —
Part 1: Testing systems
ICS : 77.040.10
Type de document : Norme internationale
Sous-type du document :
Stade du document : (60) Publication
Langue du document : F
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ISO 4965-1:2012 (F)
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Publié en Suisse
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ISO 4965-1:2012 (F)
Sommaire Page
Avant-propos . iv
Introduction . v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions et symboles . 1
4 Exigences générales . 3
4.1 Température . 3
4.2 Système d'essai dynamique . 3
5 Mode opératoire . 5
5.1 Vérifications initiales . 5
5.2 Mode opératoire d'étalonnage . 7
6 Calcul des résultats . 9
6.1 Calcul des forces DCD et des plages de forces mesurées . 9
6.2 Éprouvette réplique — Méthode A. 9
6.3 Enveloppe de souplesse — Méthode B . 10
7 Rapport . 11
7.1 Informations générales . 11
7.2 Résultats de l'étalonnage dynamique . 12
7.3 Ré-étalonnage . 12
Annexe A (normative) Lignes directrices sur le réétalonnage à fournir à l'utilisateur. 13
Annexe B (informative) Lignes directrices sur l'estimation de la largeur de bande de
l'instrumentation du système d'essai . 14
Bibliographie . 15
Avant-propos . v
Introduction . vi
1 Domaine d'application . 7
2 Références normatives . 7
3 Termes, définitions et symboles . 8
4 Exigences générales . 9
4.1 Température . 9
4.2 Système d'essai dynamique . 10
4.2.1 Étalonnage statique . 10
4.2.2 Fréquences d'étalonnage . 10
4.2.3 Plage de forces dynamiques . 10
4.2.4 Système de mise en charge . 11
4.2.5 Montage de l'équipement d'étalonnage dynamique (DCD) . 11
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ISO 4965-1:2012 (F)
4.2.6 Système d'essai dynamique . 11
4.2.7 Instrumentation DCD . 11
5 Mode opératoire . 12
5.1 Vérifications initiales . 12
5.1.1 Bande passante du système . 12
5.1.2 Répétabilité de force appliquée . 13
5.2 Mode opératoire d'étalonnage . 14
5.2.1 Étalonnage statique de DCD . 14
5.2.2 Étalonnage dynamique de l'indication de force du système d'essai . 15
6 Calcul des résultats . 15
6.1 Calcul des forces DCD et des étendues de forces mesurées . 15
6.2 Éprouvette réplique — Méthode A. 15
6.3 Enveloppe de souplesse — Méthode B . 16
7 Rapport . 18
7.1 Informations générales . 18
7.2 Résultats de l'étalonnage dynamique . 18
7.3 Ré-étalonnage . 19
Annexe A (normative) Lignes directrices sur le réétalonnage à fournir à l'utilisateur. 20
Annexe B (informative) Lignes directrices sur l'estimation de la largeur de bande de
l'instrumentation du système d'essai . 21
Bibliographie . 22
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iv
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ISO 4965-1:2012 (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 (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles de rédaction données dans les
Directives ISO/IEC, 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 attirée 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.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des métaux,
sous-comité SC 5, Essais de fatigue.
Cette première édition de l'ISO 4965-1, avec l'ISO 4965-2, annule et remplace l'ISO 4965:1979, qui a fait
l'objet d'une révision technique.
L'ISO 4965 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Matériaux métalliques —
Étalonnage de la force dynamique uniaxiale pour les essais de fatigue :
— Partie 1 : Systèmes d'essai ;
— Partie 2 : Instrumentation pour équipement d'étalonnage dynamique (DCD).
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ISO 4965-1:2012 (F)
Introduction
Lors d'un essai dynamique, la force subie par l'éprouvette (F ) peut différer de manière significative de la
t
). Les erreurs dynamiques résultent de forces d'inertie agissant sur
force indiquée par le système d'essai (F
i
la cellule de force et de toute erreur dynamique dans l'électronique du système d'indication de force. Les
forces d'inertie sont égales à la masse des amarrages (interposée entre le capteur de force et l'éprouvette)
multipliée par son accélération locale et dépendent donc
a) de l'amplitude du mouvement,
b) de la fréquence de mouvement, et
c) de la masse des amarrages.
L'amplitude du mouvement dépend à son tour de la force appliquée et de la configuration mécanique du
système d'essai, y compris les souplesses du système de mise en charge, de l'éprouvette, du bâti et du socle
de la machine. Pour une fréquence donnée et sur une plage de forces donnée, différentes combinaisons de
valeurs de souplesse conduisent à différentes amplitudes de mouvement [le mouvement d'un mors de
serrage tenant une éprouvette très souple peut même aller dans le sens opposé (anti-phase) à celui du même
mors de serrage tenant une éprouvette beaucoup plus rigide].
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 4965, il doit exister une relation linéaire entre la force
appliquée et le déplacement de l'actionneur. En utilisant la méthodeMéthode A et le facteur de correction
calculé, le système de mesurage de la force sera étalonné dynamiquement à 1 % près de la plage de forces
appliquée. En utilisant la méthodeMéthode B et deux équipements d'étalonnage dynamique (DCD) de
souplesses différentes, le système de mesurage de la force sera étalonné dynamiquement à 1 % près de la
plage de forces appliquée si l'éprouvette réelle a une souplesse comprise entre celles des deux DCD.
Méthode A (méthode de l'éprouvette réplique) – Cette méthode est utilisée pour étalonner un système d'essai
dynamique avec un DCD, permettant de corriger des erreurs jusqu'à 10 % dans la plage de forces indiquée,
à l'aide d'un facteur de correction déterminé. Le DCD doit avoir la même souplesse et la même masse que
les échantillons à soumettre à essai et l'ensemble du système de mise en charge doit être identique à celui
qui sera utilisé pour l'essai réel. Avant de commencer une nouvelle série d'essais dynamiques, le facteur de
correction reliant l’étendue de forces indiquée (ΔF ) à l’étendue de forces de l'éprouvette (ΔF ) peut être
i t
déterminé à l'aide d'une éprouvette réplique à jauge de déformation. Ce facteur peut être appliqué soit pour
corriger les résultats, soit pour modifier la force appliquée par le système d'essai, réduisant l'erreur de force
dynamique à moins de 1 %. Ce facteur de correction dépend de la fréquence d'essai et doit donc être
déterminé sur toute la plage de fréquences d'essai prévues.
Méthode B (méthode de l'enveloppe de souplesse) – Cette méthode est utilisée pour étalonner un système
d'essai dynamique pour une utilisation avec une configuration d'éprouvettes différentes, en utilisant deux
DCD de souplesses différentes. Il convient que le DCD à faible souplesse ait une souplesse inférieure à celle
de toute éprouvette à soumettre à essai et que le DCD à haute souplesse ait une souplesse supérieure à celle
de toutes les éprouvettes. Une enveloppe opérationnelle de la souplesse des éprouvettes par rapport à la
fréquence peut être établie pour le système d'essai, dans laquelle les erreurs dynamiques sont maintenues
à moins de 1 % de la plage de forces appliquées. Il est tenu pour acquis que la souplesse du système de mise
en charge est négligeable par rapport à la souplesse de n'importe quel DCD. Si tel n'est pas le cas, et si la
machine doit être utilisée avec des valeurs de souplesse du système de mise en charge variables, des essais
d'étalonnage supplémentaires devront être effectués.
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ISO 4965-1:2012 (F)
Matériaux métalliques — Étalonnage de la force dynamique
uniaxiale pour les essais de fatigue — Partie 1: Systèmes
d’essai
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 4965 décrit deux méthodes (voir Introduction) pour déterminer la relation
entre l’étendue de la force dynamique (ΔF ) appliquée à une éprouvette dans un essai d'amplitude
t
uniaxiale, sinusoïdale et constante et l‘étendue de la force (ΔF ) indiquée par le système d'essai.
i
Ces méthodes s'appliquent aux systèmes d'essai dynamiques fonctionnant loin des fréquences de
résonance du système et conviennent aux systèmes d'essai dans lesquels les erreurs de mesure de la force
dynamique sont inconnues ou peuvent dépasser 1 % de l’étendue de la force appliquée.
Les erreurs de mesure de la force dynamique sont déterminées par comparaison des forces maximales
indiquées par le système d'essai dynamique avec celles qui sont mesurées par l'équipement d'étalonnage
dynamique (DCD) à jauge de déformation. Ce DCD a été au préalable étalonné en statique (voir 5.2.1) par
rapport à l'indicateur du système d'essai.
Pour la méthodeMéthode A (méthode de l'éprouvette réplique), l'étalonnage dynamique n'est applicable
qu'à la plage de fréquences validée pour ce type d'éprouvette. Un facteur de correction dépendant de la
fréquence est applicable pour la correction des erreurs de mesure de force dynamique allant jusqu'à 10 %
de la plage de forces dynamiques. En utilisant un tel facteur de correction, l'erreur réelle de mesure de la
force dynamique sur l'éprouvette sera réduite à moins de 1 % de la plage de forces dynamiques.
Pour la méthodeMéthode B (méthode de l'enveloppe de souplesse), l'étalonnage dynamique est applicable
sur la plage de fréquences d'essai validée pour les éprouvettes dont la souplesse est comprise entre celles
des deux DCD. Aucun facteur de correction n'est applicable, car la méthodeMéthode B n'autorise pas des
erreurs de mesure de force dynamique supérieures à 1 % de la plage de forces dynamiques.
NOTE L'Annexe A donne des indications sur le moment où il convient de réétalonner le système par les
méthodes décrites dans la présente partie de l'ISO 4965.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour 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 — Étalonnage et vérification des machines pour essais statiques
uniaxiaux — Partie 1: Machines d'essai de traction/compression — Étalonnage et vérification du système
de mesure de force
ISO 4965-2, Matériaux métalliques — Étalonnage de la force dynamique uniaxiale pour les essais de
fatigue — Partie 2: Instrumentation pour équipement d'étalonnage dynamique
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ISO 4965-1:2012 (F)
3 Termes, définitions et symboles
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 4965, les termes, définitions et symboles de l'ISO 4965-2
ainsi que les suivants, s'appliquent. La Figure 1 donne un schéma de l'installation d'étalonnage.
Figure 1 — Schéma de la méthodologie d'étalonnage ISO 4965 (transducteur → Cellule,)
3.1
facteur de correction
C
rapport entre l'étendue de force dynamique déterminée par un DCD (ΔF ) et l’étendue de la force
DCD
dynamique indiquée par le système d'essai (ΔF ), à la même fréquence d'essai
i
3.2
DCD
équipement d'étalonnage dynamique
éprouvette réplique à jauge de déformation (ou, pour la Méthode B, dispositif de contrôle) qui, pour la
Méthode A, a la même masse et la même souplesse que les éprouvettes à soumettre à essai ou qui, pour
la Méthode B, a une souplesse connue
3.3
force DCD
F
DCD
force mesurée par le DCD, calculée à partir de i après étalonnage statique par rapport au système
DCD
d'essai
Note 1 à l’article: Voir les Formules (2) et (3).
3.4
indication DCD
i
DCD
sortie de l'instrumentation DCD
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ISO 4965-1:2012 (F)
Note 1 à l’article: Étant donné que l'instrumentation DCD doit avoir été étalonnée au préalable par rapport à des
étalons électriques, l'indication DCD est exprimée en unités électriques telles que mV ou mV/V.
3.5
instrumentation DCD
instruments utilisés conjointement avec le DCD, y compris l'électronique de conditionnement et
l'affichage de sortie du pont de jauges de déformation
Note 1 à l’article: L'instrumentation DCD peut également fournir la tension d'alimentation du DCD : elle peut donc
afficher la sortie du DCD sous forme d'un ratio en mV/V.
3.6
plage de forces dynamiques
ΔF
différence entre les valeurs maximale (crête) et minimale (vallée) de force dans des conditions cycliques
3.7
système d'essai dynamique
combinaison d'un actionneur, d'un bâti, d'un système de mise en charge et d'une instrumentation utilisée
pour effectuer l'essai de force cyclique, indiquant les valeurs appliquées de force de crête et de vallée
3.8
force indiquée
F
i
force mesurée par la cellule de force étalonné statiquement du système d'essai dynamique et indiquée
par ses instruments, dans des conditions statiques et dynamiques
3.9
erreur d'indication
e
i
différence dans les étendues des forces indiquées par l'instrumentation du système d'essai et
l'instrumentation DCD, exprimée en pourcentage de l’étendue de force DCD
3.10
système de mise en charge
tous les composants, à l'exclusion de l'éprouvette/du DCD, qui transmettent la force entre l'actionneur et
l'ossature de réaction du système d'essai dynamique, y compris lea cellule de force, les adaptateurs, les
mors de serrage et autres dispositifs de fixation
4 Exigences générales
4.1 Température
La température ambiante à laquelle l'étalonnage dynamique du système d'essai dynamique uniaxial est
effectué doit être enregistrée. Il est recommandé que l'étalonnage soit effectué à une température
ambiante constante et il convient de veiller à protéger le DCD contre les courants d'air et la lumière
directe du soleil.
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ISO 4965-1:2012 (F)
4.2 Système d'essai dynamique
4.2.1 Étalonnage statique
Le système d'essai dynamique doit avoir un certificat d'étalonnage statique valide, conforme à
l'ISO 7500-1, classe 1 au minimum, pour les conditions de charge appropriées.
4.2.2 Fréquences d'étalonnage
Le système d'essai dynamique doit être étalonné dynamiquement sur la plage de fréquences pour
lesquelles l'essai dynamique doit être effectué, à l'exception de toutes les fréquences d'essai auxquelles
une résonance du système affecte l'exactitude du système de mesure de force, comme spécifié en 5.1.1. Il
est également recommandé que, pour maintenir les erreurs d'amplitude inférieures à 0,2 %, la fréquence
maximale d'essai ne dépasse pas 25 % de la largeur de bande de l'instrumentation du système d'essai
(voir Annexe B) pour les systèmes de filtre à deux pôles, ou 6 % de cette largeur de bande pour les
systèmes de filtre à un seul pôle.
Le filtrage des forces mesurées affecte directement leur exactitude dynamique. Par conséquent, tout filtre
doit être ajouté avant d'effectuer l'étalonnage dynamique. L'étalonnage n'est valable qu'avec les filtres
utilisés au moment de l'étalonnage.
Si la méthodeMéthode B est utilisée, la même plage de fréquences doit être utilisée pour chacun des deux
DCD. Les fréquences de résonance du système conduisent à des zones localisées conduisant à une
augmentation d'erreurs. Il faut veiller à identifier ces zones, avec les deux DCD, de sorte que les essais
réels ne soient pas effectués à des fréquences où des erreurs excessives se produisent.
4.2.3 Plage de forces dynamiques
Les niveaux finals de force indiquée utilisés pour le mode opératoire d'étalonnage dynamique doivent se
situer dans la plage de forces étalonnée statiquement du système d'essai dynamique et aux valeurs de
crête prévues pour l'éprouvette. L’étendue de la force d'étalonnage dynamique doit également être
comprise entre 10 % et 100 % de la capacité dynamique de chaque DCD. L’étendue de la force dynamique
doit ou bien passer par zéro, ou bien être en traction uniquement, ou bien en compression uniquement.
Les étalonnages dynamiques en traction uniquement ne sont pas valables en compression, et
inversement. Les étalonnages à zéro vérifient à la fois la traction et la compression. La présente partie de
l'ISO 4965 exige que, si une plage de forces unique est utilisée pour l'étalonnage dynamique, il existe à
chaque fréquence d'essai une relation linéaire (bien que pouvant aussi être différente) entre la force
appliquée et le déplacement de l'actionneur. Une façon de démontrer cela consiste à enregistrer puis à
tracer la position de l'actionneur en fonction de la force appliquée pendant ou après l'étalonnage de la
force statique de la machine.
NOTE Les erreurs d'inertie sont proportionnelles à l'accélération et donc également au déplacement : une
relation linéaire entre la force et le déplacement garantit que les erreurs d'inertie sont proportionnelles à la force
et donc constantes en proportion de la plage de forces, ce qui permet d'effectuer l'étalonnage sur une unique plage
de forces.
En l'absence de relation linéaire entre la force appliquée et le déplacement de l'actionneur, plusieurs
étalonnages de plage de forces dynamiques sont nécessaires avant que le système ne soit considéré
comme étant étalonné dynamiquement.
Il convient que les valeurs de crête et de vallée utilisées soient à l'intérieur du domaine d'analyse du
dispositif d'étalonnage.
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Dans la Méthode B, les plages de forces dynamiques utilisées pour les deux DCD peuvent être différentes,
mais la même plage de fréquences doit être utilisée.
4.2.4 Système de mise en charge
Pour la méthodeMéthode A, les montages et équipements du système de mise en charge utilisés pour
l'essai dynamique réel doivent être utilisés et le DCD doit avoir la même masse, la même souplesse et le
même amortissement que les éprouvettes à soumettre à l'essai (c'est-à-dire qu'il convient que ce soit une
éprouvette normalisée sur laquelle des jauges de déformation sont fixées).
Pour la Méthode B, l'étalonnage doit être effectué à l'aide d'un système de mise en charge ayant la plus
grande masse à utiliser lors des essais ultérieurs, car il convient de générer un maximum d'erreurs
d'inertie. Une modification significative de la souplesse du système de mise en charge affectera également
les erreurs dynamiques générées.
Si la machine doit être utilisée pour les éprouvettes utilisant des systèmes de mise en charge de
différentes valeurs de souplesse (par exemple, en utilisant des ralongesrallonges pour utilisation dans un
four), les étapes suivantes doivent être suivies.
— Déterminer la souplesse (C ) du DCD le moins souple (il convient de se procurer cette valeur auprès
1
du fabricant).
— Déterminer la plage de souplesses (ΔC = C − C ) des systèmes de mise en charge à utiliser
maximum minimum
(cela peut se faire en mesurant le déplacement de l'actionneur à la même force, avec la même
éprouvette).
— Si ΔC > C /10, les deux DCD doivent être utilisés pour étalonner la machine en utilisant à la fois le
1
système de mise en charge de souplesse maximale et le système de mise en charge de souplesse
minimale.
4.2.5 Montage de l'équipement d'étalonnage dynamique (DCD)
Le DCD doit être monté dans le système de mise en charge et fixé au même endroit que l'éprouvette
pendant l'essai réel.
4.2.6 Système d'essai dynamique
Le système d'essai dynamique doit être capable de contrôler et d'appliquer une force cyclique répétée
sur l'éprouvette et de fournir une lecture de cette force cyclique. En règle générale, un générateur de
forme d'onde faisant partie intégrante du système d'essai ou raccordé à celui-ci à l'extérieur est utilisé
pour fournir la forme d'onde cyclique de l'essai. La plage de forces d'essai ou les niveaux finals obtenus
sont mesurés et enregistrés. Le système d'essai dynamique doit être capable de maintenir les extrema
constants pendant la durée totale de l'essai. Les forces de crête et de creux indiquées par le système
d'essai dynamique doivent se répéter dans la limite de 1 % de la plage de forces appliquée pour chaque
cycle pendant l'ensemble de l'essai. Le paragraphe 5.1.2 spécifie le mode opératoire utilisé pour vérifier
si cette exigence est satisfaite.
4.2.7 Instrumentation DCD
L'instrumentation DCD doit avoir été étalonnée conformément à l'ISO 4965-2. Pour les instruments
étalonnés utilisant une tension d'excitation nominale et donnant un affichage en unités de tension, cette
valeur de tension d'excitation doit être utilisée lors de l'étalonnage du système d'essai. Pour les
instruments qui génèrent leur propre tension d'excitation et donnent une indication en mV/V, les mêmes
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ISO 4965-1:2012 (F)
réglages doivent être utilisés lors de l'étalonnage du système de mesure de force du système d'essai
dynamique que ceux qui sont utilisés lors de l'étalonnage ISO 4965-2 de l'instrumentation DCD.
5 Mode
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 4965-1
Première édition
2012-07-15
Matériaux métalliques — Étalonnage
de la force dynamique uniaxiale pour
les essais de fatigue —
Partie 1:
Systèmes d'essai
Metallic materials — Dynamic force calibration for uniaxial fatigue
testing —
Part 1: Testing systems
Numéro de référence
ISO 4965-1:2012(F)
© ISO 2012
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
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E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
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ISO 4965-1:2012(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes, définitions et symboles . 1
4 Exigences générales . .3
4.1 Température . 3
4.2 Système d'essai dynamique . 3
4.2.1 Étalonnage statique . 3
4.2.2 Fréquences d'étalonnage . . 3
4.2.3 Plage de forces dynamiques . 4
4.2.4 Système de mise en charge . 4
4.2.5 Montage de l'équipement d'étalonnage dynamique (DCD) . 5
4.2.6 Système d'essai dynamique . 5
4.2.7 Instrumentation DCD . 5
5 Mode opératoire . 5
5.1 Vérifications initiales . 5
5.1.1 Bande passante du système . 5
5.1.2 Répétabilité de force appliquée . 6
5.2 Mode opératoire d'étalonnage . 7
5.2.1 Étalonnage statique de DCD . 7
5.2.2 Étalonnage dynamique de l'indication de force du système d'essai . 8
6 Calcul des résultats . 8
6.1 Calcul des forces DCD et des étendues de forces mesurées . 8
6.2 Éprouvette réplique — Méthode A . 8
6.3 Enveloppe de souplesse — Méthode B . 9
7 Rapport .10
7.1 Informations générales . 10
7.2 Résultats de l'étalonnage dynamique . 11
7.3 Ré-étalonnage . 11
Annexe A (normative) Lignes directrices sur le réétalonnage à fournir à l'utilisateur .12
Annexe B (informative) Lignes directrices sur l'estimation de la largeur de bande de
l'instrumentation du système d'essai .13
Bibliographie .14
iii
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ISO 4965-1:2012(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 (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles de rédaction données dans les
Directives ISO/IEC, 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 attirée 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.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des métaux,
sous-comité SC 5, Essais de fatigue.
Cette première édition de l'ISO 4965-1, avec l'ISO 4965-2, annule et remplace l'ISO 4965:1979, qui a fait
l'objet d'une révision technique.
L'ISO 4965 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Matériaux métalliques —
Étalonnage de la force dynamique uniaxiale pour les essais de fatigue:
— Partie 1: Systèmes d'essai;
— Partie 2: Instrumentation pour équipement d'étalonnage dynamique (DCD).
iv
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ISO 4965-1:2012(F)
Introduction
Lors d'un essai dynamique, la force subie par l'éprouvette (F ) peut différer de manière significative
t
de la force indiquée par le système d'essai (F ). Les erreurs dynamiques résultent de forces d'inertie
i
agissant sur la cellule de force et de toute erreur dynamique dans l'électronique du système d'indication
de force. Les forces d'inertie sont égales à la masse des amarrages (interposée entre le capteur de force
et l'éprouvette) multipliée par son accélération locale et dépendent donc
a) de l'amplitude du mouvement,
b) de la fréquence de mouvement, et
c) de la masse des amarrages.
L'amplitude du mouvement dépend à son tour de la force appliquée et de la configuration mécanique du
système d'essai, y compris les souplesses du système de mise en charge, de l'éprouvette, du bâti et du socle
de la machine. Pour une fréquence donnée et sur une plage de forces donnée, différentes combinaisons
de valeurs de souplesse conduisent à différentes amplitudes de mouvement [le mouvement d'un mors
de serrage tenant une éprouvette très souple peut même aller dans le sens opposé (anti-phase) à celui
du même mors de serrage tenant une éprouvette beaucoup plus rigide].
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 4965, il doit exister une relation linéaire entre la force
appliquée et le déplacement de l'actionneur. En utilisant la Méthode A et le facteur de correction calculé,
le système de mesurage de la force sera étalonné dynamiquement à 1 % près de la plage de forces
appliquée. En utilisant la Méthode B et deux équipements d'étalonnage dynamique (DCD) de souplesses
différentes, le système de mesurage de la force sera étalonné dynamiquement à 1 % près de la plage de
forces appliquée si l'éprouvette réelle a une souplesse comprise entre celles des deux DCD.
Méthode A (méthode de l'éprouvette réplique) – Cette méthode est utilisée pour étalonner un système
d'essai dynamique avec un DCD, permettant de corriger des erreurs jusqu'à 10 % dans la plage de
forces indiquée, à l'aide d'un facteur de correction déterminé. Le DCD doit avoir la même souplesse et la
même masse que les échantillons à soumettre à essai et l'ensemble du système de mise en charge doit
être identique à celui qui sera utilisé pour l'essai réel. Avant de commencer une nouvelle série d'essais
dynamiques, le facteur de correction reliant l’étendue de forces indiquée (ΔF ) à l’étendue de forces de
i
l'éprouvette (ΔF ) peut être déterminé à l'aide d'une éprouvette réplique à jauge de déformation. Ce
t
facteur peut être appliqué soit pour corriger les résultats, soit pour modifier la force appliquée par le
système d'essai, réduisant l'erreur de force dynamique à moins de 1 %. Ce facteur de correction dépend
de la fréquence d'essai et doit donc être déterminé sur toute la plage de fréquences d'essai prévues.
Méthode B (méthode de l'enveloppe de souplesse) – Cette méthode est utilisée pour étalonner un
système d'essai dynamique pour une utilisation avec une configuration d'éprouvettes différentes, en
utilisant deux DCD de souplesses différentes. Il convient que le DCD à faible souplesse ait une souplesse
inférieure à celle de toute éprouvette à soumettre à essai et que le DCD à haute souplesse ait une
souplesse supérieure à celle de toutes les éprouvettes. Une enveloppe opérationnelle de la souplesse
des éprouvettes par rapport à la fréquence peut être établie pour le système d'essai, dans laquelle
les erreurs dynamiques sont maintenues à moins de 1 % de la plage de forces appliquées. Il est tenu
pour acquis que la souplesse du système de mise en charge est négligeable par rapport à la souplesse
de n'importe quel DCD. Si tel n'est pas le cas, et si la machine doit être utilisée avec des valeurs de
souplesse du système de mise en charge variables, des essais d'étalonnage supplémentaires devront
être effectués.
v
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NORME INTERNATIONALE ISO 4965-1:2012(F)
Matériaux métalliques — Étalonnage de la force
dynamique uniaxiale pour les essais de fatigue —
Partie 1:
Systèmes d'essai
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 4965 décrit deux méthodes (voir Introduction) pour déterminer la relation
entre l’étendue de la force dynamique (ΔF ) appliquée à une éprouvette dans un essai d'amplitude
t
uniaxiale, sinusoïdale et constante et l'étendue de la force (ΔF ) indiquée par le système d'essai.
i
Ces méthodes s'appliquent aux systèmes d'essai dynamiques fonctionnant loin des fréquences de
résonance du système et conviennent aux systèmes d'essai dans lesquels les erreurs de mesure de la
force dynamique sont inconnues ou peuvent dépasser 1 % de l’étendue de la force appliquée.
Les erreurs de mesure de la force dynamique sont déterminées par comparaison des forces maximales
indiquées par le système d'essai dynamique avec celles qui sont mesurées par l'équipement d'étalonnage
dynamique (DCD) à jauge de déformation. Ce DCD a été au préalable étalonné en statique (voir 5.2.1)
par rapport à l'indicateur du système d'essai.
Pour la Méthode A (méthode de l'éprouvette réplique), l'étalonnage dynamique n'est applicable qu'à
la plage de fréquences validée pour ce type d'éprouvette. Un facteur de correction dépendant de la
fréquence est applicable pour la correction des erreurs de mesure de force dynamique allant jusqu'à
10 % de la plage de forces dynamiques. En utilisant un tel facteur de correction, l'erreur réelle de mesure
de la force dynamique sur l'éprouvette sera réduite à moins de 1 % de la plage de forces dynamiques.
Pour la Méthode B (méthode de l'enveloppe de souplesse), l'étalonnage dynamique est applicable sur la
plage de fréquences d'essai validée pour les éprouvettes dont la souplesse est comprise entre celles des
deux DCD. Aucun facteur de correction n'est applicable, car la Méthode B n'autorise pas des erreurs de
mesure de force dynamique supérieures à 1 % de la plage de forces dynamiques.
NOTE L'Annexe A donne des indications sur le moment où il convient de réétalonner le système par les
méthodes décrites dans la présente partie de l'ISO 4965.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour 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 — Étalonnage et vérification des machines pour essais statiques
uniaxiaux — Partie 1: Machines d'essai de traction/compression — Étalonnage et vérification du système
de mesure de force
ISO 4965-2, Matériaux métalliques — Étalonnage de la force dynamique uniaxiale pour les essais de fatigue
— Partie 2: Instrumentation pour équipement d'étalonnage dynamique
3 Termes, définitions et symboles
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 4965, les termes, définitions et symboles de l'ISO 4965-2
ainsi que les suivants, s'appliquent. La Figure 1 donne un schéma de l'installation d'étalonnage.
1
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ISO 4965-1:2012(F)
Figure 1 — Schéma de la méthodologie d'étalonnage ISO 4965
3.1
facteur de correction
C
rapport entre l'étendue de force dynamique déterminée par un DCD (ΔF ) et l’étendue de la force
DCD
dynamique indiquée par le système d'essai (ΔF ), à la même fréquence d'essai
i
3.2
DCD
équipement d'étalonnage dynamique
éprouvette réplique à jauge de déformation (ou, pour la Méthode B, dispositif de contrôle) qui, pour la
Méthode A, a la même masse et la même souplesse que les éprouvettes à soumettre à essai ou qui, pour
la Méthode B, a une souplesse connue
3.3
force DCD
F
DCD
force mesurée par le DCD, calculée à partir de i après étalonnage statique par rapport au système
DCD
d'essai
NOTE Voir les Formules (2) et (3).
3.4
indication DCD
i
DCD
sortie de l'instrumentation DCD
NOTE Étant donné que l'instrumentation DCD doit avoir été étalonnée au préalable par rapport à des étalons
électriques, l'indication DCD est exprimée en unités électriques telles que mV ou mV/V.
3.5
instrumentation DCD
instruments utilisés conjointement avec le DCD, y compris l'électronique de conditionnement et
l'affichage de sortie du pont de jauges de déformation
NOTE L'instrumentation DCD peut également fournir la tension d'alimentation du DCD: elle peut donc afficher
la sortie du DCD sous forme d'un ratio en mV/V.
2
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ISO 4965-1:2012(F)
3.6
plage de forces dynamiques
ΔF
différence entre les valeurs maximale (crête) et minimale (vallée) de force dans des conditions cycliques
3.7
système d'essai dynamique
combinaison d'un actionneur, d'un bâti, d'un système de mise en charge et d'une instrumentation
utilisée pour effectuer l'essai de force cyclique, indiquant les valeurs appliquées de force de crête et de
vallée
3.8
force indiquée
F
i
force mesurée par la cellule de force étalonné statiquement du système d'essai dynamique et indiquée
par ses instruments, dans des conditions statiques et dynamiques
3.9
erreur d'indication
e
i
différence dans les étendues des forces indiquées par l'instrumentation du système d'essai et
l'instrumentation DCD, exprimée en pourcentage de l’étendue de force DCD
3.10
système de mise en charge
tous les composants, à l'exclusion de l'éprouvette/du DCD, qui transmettent la force entre l'actionneur
et l'ossature de réaction du système d'essai dynamique, y compris les cellules de force, les adaptateurs,
les mors de serrage et autres dispositifs de fixation
4 Exigences générales
4.1 Température
La température ambiante à laquelle l'étalonnage dynamique du système d'essai dynamique uniaxial
est effectué doit être enregistrée. Il est recommandé que l'étalonnage soit effectué à une température
ambiante constante et il convient de veiller à protéger le DCD contre les courants d'air et la lumière
directe du soleil.
4.2 Système d'essai dynamique
4.2.1 Étalonnage statique
Le système d'essai dynamique doit avoir un certificat d'étalonnage statique valide, conforme à
l'ISO 7500-1, classe 1 au minimum, pour les conditions de charge appropriées.
4.2.2 Fréquences d'étalonnage
Le système d'essai dynamique doit être étalonné dynamiquement sur la plage de fréquences pour
lesquelles l'essai dynamique doit être effectué, à l'exception de toutes les fréquences d'essai auxquelles
une résonance du système affecte l'exactitude du système de mesure de force, comme spécifié en
5.1.1. Il est également recommandé que, pour maintenir les erreurs d'amplitude inférieures à 0,2
%, la fréquence maximale d'essai ne dépasse pas 25 % de la largeur de bande de l'instrumentation du
système d'essai (voir Annexe B) pour les systèmes de filtre à deux pôles, ou 6 % de cette largeur de
bande pour les systèmes de filtre à un seul pôle.
Le filtrage des forces mesurées affecte directement leur exactitude dynamique. Par conséquent, tout
filtre doit être ajouté avant d'effectuer l'étalonnage dynamique. L'étalonnage n'est valable qu'avec les
filtres utilisés au moment de l'étalonnage.
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ISO 4965-1:2012(F)
Si la Méthode B est utilisée, la même plage de fréquences doit être utilisée pour chacun des deux DCD. Les
fréquences de résonance du système conduisent à des zones localisées conduisant à une augmentation
d'erreurs. Il faut veiller à identifier ces zones, avec les deux DCD, de sorte que les essais réels ne soient
pas effectués à des fréquences où des erreurs excessives se produisent.
4.2.3 Plage de forces dynamiques
Les niveaux finaux de force indiquée utilisés pour le mode opératoire d'étalonnage dynamique doivent
se situer dans la plage de forces étalonnée statiquement du système d'essai dynamique et aux valeurs
de crête prévues pour l'éprouvette. L’étendue de la force d'étalonnage dynamique doit également
être comprise entre 10 % et 100 % de la capacité dynamique de chaque DCD. L’étendue de la force
dynamique doit ou bien passer par zéro, ou bien être en traction uniquement, ou bien en compression
uniquement. Les étalonnages dynamiques en traction uniquement ne sont pas valables en compression,
et inversement. Les étalonnages à zéro vérifient à la fois la traction et la compression. La présente partie
de l'ISO 4965 exige que, si une plage de forces unique est utilisée pour l'étalonnage dynamique, il existe
à chaque fréquence d'essai une relation linéaire (bien que pouvant aussi être différente) entre la force
appliquée et le déplacement de l'actionneur. Une façon de démontrer cela consiste à enregistrer puis à
tracer la position de l'actionneur en fonction de la force appliquée pendant ou après l'étalonnage de la
force statique de la machine.
NOTE Les erreurs d'inertie sont proportionnelles à l'accélération et donc également au déplacement: une
relation linéaire entre la force et le déplacement garantit que les erreurs d'inertie sont proportionnelles à la force
et donc constantes en proportion de la plage de forces, ce qui permet d'effectuer l'étalonnage sur une unique
plage de forces.
En l'absence de relation linéaire entre la force appliquée et le déplacement de l'actionneur, plusieurs
étalonnages de plage de forces dynamiques sont nécessaires avant que le système ne soit considéré
comme étant étalonné dynamiquement.
Il convient que les valeurs de crête et de vallée utilisées soient à l'intérieur du domaine d'analyse du
dispositif d'étalonnage.
Dans la Méthode B, les plages de forces dynamiques utilisées pour les deux DCD peuvent être différentes,
mais la même plage de fréquences doit être utilisée.
4.2.4 Système de mise en charge
Pour la Méthode A, les montages et équipements du système de mise en charge utilisés pour l'essai
dynamique réel doivent être utilisés et le DCD doit avoir la même masse, la même souplesse et le même
amortissement que les éprouvettes à soumettre à l'essai (c'est-à-dire qu'il convient que ce soit une
éprouvette normalisée sur laquelle des jauges de déformation sont fixées).
Pour la Méthode B, l'étalonnage doit être effectué à l'aide d'un système de mise en charge ayant la plus
grande masse à utiliser lors des essais ultérieurs, car il convient de générer un maximum d'erreurs
d'inertie. Une modification significative de la souplesse du système de mise en charge affectera
également les erreurs dynamiques générées.
Si la machine doit être utilisée pour les éprouvettes utilisant des systèmes de mise en charge de
différentes valeurs de souplesse (par exemple, en utilisant des rallonges pour utilisation dans un four),
les étapes suivantes doivent être suivies.
— Déterminer la souplesse (C ) du DCD le moins souple (il convient de se procurer cette valeur auprès
1
du fabricant).
— Déterminer la plage de souplesses (ΔC = C − C ) des systèmes de mise en charge à
maximum minimum
utiliser (cela peut se faire en mesurant le déplacement de l'actionneur à la même force, avec la même
éprouvette).
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— Si ΔC > C /10, les deux DCD doivent être utilisés pour étalonner la machine en utilisant à la fois le
1
système de mise en charge de souplesse maximale et le système de mise en charge de souplesse
minimale.
4.2.5 Montage de l'équipement d'étalonnage dynamique (DCD)
Le DCD doit être monté dans le système de mise en charge et fixé au même endroit que l'éprouvette
pendant l'essai réel.
4.2.6 Système d'essai dynamique
Le système d'essai dynamique doit être capable de contrôler et d'appliquer une force cyclique répétée
sur l'éprouvette et de fournir une lecture de cette force cyclique. En règle générale, un générateur de
forme d'onde faisant partie intégrante du système d'essai ou raccordé à celui-ci à l'extérieur est utilisé
pour fournir la forme d'onde cyclique de l'essai. La plage de forces d'essai ou les niveaux finaux obtenus
sont mesurés et enregistrés. Le système d'essai dynamique doit être capable de maintenir les extrema
constants pendant la durée totale de l'essai. Les forces de crête et de creux indiquées par le système
d'essai dynamique doivent se répéter dans la limite de 1 % de la plage de forces appliquée pour chaque
cycle pendant l'ensemble de l'essai. Le paragraphe 5.1.2 spécifie le mode opératoire utilisé pour vérifier
si cette exigence est satisfaite.
4.2.7 Instrumentation DCD
L'instrumentation DCD doit avoir été étalonnée conformément à l'ISO 4965-2. Pour les instruments
étalonnés utilisant une tension d'excitation nominale et donnant un affichage en unités de tension,
cette valeur de tension d'excitation doit être utilisée lors de l'étalonnage du système d'essai. Pour
les instruments qui génèrent leur propre tension d'excitation et donnent une indication en mV/V, les
mêmes réglages doivent être utilisés lors de l'étalonnage du système de mesure de force du système
d'essai dynamique que ceux qui sont utilisés lors de l'étalonnage ISO 4965-2 de l'instrumentation DCD.
5 Mode opératoire
5.1 Vérifications initiales
5.1.1 Bande passante du système
Le but de cette vérification est de déterminer la plage de fréquences sur laquelle le système d'essai
peut être vérifié. Une technique qui peut être utilisée pour contrôler la dynamique de l'ensemble du
système de mesure (effets mécaniques et électriques) consiste à casser une éprouvette fragile (en
utilisant le contrôle du déplacement) et à enregistrer la modification soudaine du signal de force. La
largeur de bande peut alors être calculée comme dans l'Annexe B, qui donne également des indications
sur l'estimation de la largeur de bande de l'instrumentation du système d'essai.
Une autre technique qui peut être utilisée pour déterminer des plages de fréquences valides consiste
à effectuer un balayage de fréquence, ce qui permet d'identifier des zones d'erreur localisées qui ne
suivent pas la tendance générale, en raison de la présence de fréquences de résonance significatives.
Augmenter lentement la fréquence d'essai, avec l’étendue de la force cyclique fixée à une amplitude
modérée, de manière continue ou par petits paliers du minimum au maximum de la plage d'étalonnage
de la fréquence d'essai, chaque DCD étant monté dans le système de mise en charge. Lire et enregistrer
les sorties de crête et/ou de vallée du DCD, ou la sortie d'un accéléromètre fixé dans le système de
mise en charge, à chaque fréquence d'essai. Tracer l'amplitude des valeurs mesurées par rapport à la
fréquence, ajuster une courbe aux points de données et identifier les valeurs individuelles qui s'écartent
de la tendance sous-jacente de plus de 5 % de sa valeur. De telles variations transitoires peuvent révéler
une résonance du système. Si des variations transitoires sont détectées, réduire la plage de fréquences
d'essai à vérifier afin d'éviter les fréquences de résonance du système. La plage de fréquences résultante
ne doit couvrir aucune fréquence de résonance du système. Lorsque la méthode B est utilisée, toutes les
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fréquences de résonance du système indiquées lors de l'utilisation de l'un ou l'autre des DCD doivent
être évitées lors de l'essai réel.
Il est recommandé que le balayage des fréquences d'essai soit effectué en force contrôlée afin d'assurer
une précision de contrôle suffisante.
Pour éviter toute résonance du système, les systèmes d'essai peuvent être vérifiés sur plusieurs plages
de fréquences d'essai, évitant ainsi les fréquences de résonance critiques du système. Les essais réels
ultérieurs doivent également éviter ces fréquences de résonance critiques du système. Par exemple, le
système d'essai peut être vérifié entre 0 Hz et 23 Hz, d'une part, et entre 37 Hz et 100 Hz, d'autre part,
afin d'éviter une fréquence de résonance critique du système à 30 Hz. Dans ce cas, aucun essai réel
ne sera autorisé dans la plage de 23 Hz à 37 Hz, plage de fréquences sur laquelle la sortie s'écarte de
manière significative de la tendance sous-jacente, comme illustré à la Figure 2.
Légende
x fréquence, en Hz
y sortie normalisée
Figure 2 — Exemple de tracé illustr
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.