ISO 1099:2026

Norme
internationale
ISO 1099
Quatrième édition
Matériaux métalliques — Essais de
2026-10
fatigue — Méthode par force axiale
contrôlée
Metallic materials — Fatigue testing — Axial force-controlled
method
Numéro de référence
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Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Plan d’essai . 3
5 Forme et dimensions de l'éprouvette . 4
5.1 Forme des éprouvettes .4
5.2 Dimensions des éprouvettes .5
5.2.1 Barreaux et produits plats > 5 mm d'épaisseur .5
5.2.2 Éprouvettes plates ≤ 5 mm.5
6 Préparation des éprouvettes . 6
6.1 Généralités .6
6.2 Mode opératoire d'usinage .6
6.3 Échantillonnage et marquage .7
6.3.1 Généralités .7
6.3.2 État de surface de l'éprouvette .7
6.3.3 Contrôles dimensionnels .8
6.3.4 Stockage et manutention . .8
7 Appareillage . 8
7.1 Capteur de force .8
7.2 Machine d’essai .9
7.3 Contrôle d'alignement .9
8 Mode opératoire . 9
8.1 Amarrage de l'éprouvette .9
8.2 Montage de l’éprouvette .10
8.3 Choix de la fréquence des essais .10
8.4 Application de la force .10
8.5 Consignation de la température et de l’humidité .10
9 Dispositif de chauffage et mesure de la température .10
10 Instrumentation pour la surveillance des essais.11
10.1 Systèmes d'enregistrement .11
10.2 Compteur de cycles .11
10.3 Critère de rupture.11
10.4 Fin de l'essai .11
11 Contrôle et vérification .11
12 Rapport d’essai .12
Annexe A (informative) Présentation des résultats . 19
Bibliographie .24

iii
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’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n'avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de propriété.
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 nature volontaire des normes, 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’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le Comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des métaux, sous-
comité SC 4, Essais de fatigue.
Cette quatrième édition annule et remplace la troisième édition (ISO 1099:2017), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— le format a été modifié pour être similaire aux normes ISO 22407:2021, ISO 1143:2021 et ISO 1352:2021.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.

iv
Introduction
Le présent document est destiné à fournir des exigences et des recommandations relatives à la réalisation
des essais de fatigue axiale, à amplitude constante, par force contrôlée et cyclique sur des éprouvettes en
métal, en vue de fournir des données sur la durée de vie en fatigue (c'est-à-dire la contrainte en fonction du
nombre de cycles avant rupture) pour la caractérisation d’un matériau.
Les éprouvettes identiques sont montées dans une machine d'essai de fatigue en force et soumises aux
conditions de force cyclique exigées introduisant l'un des types de contraintes cycliques présentés à la
Figure 1. Sauf spécification contraire, il convient que la forme d'onde d'essai présente une amplitude
constante et soit sinusoïdale.
La force appliquée à l'éprouvette est exercée le long de l'axe longitudinal passant par le centroïde de chaque
section transversale. L'essai se poursuit tant que l'éprouvette ne fait pas l'objet d'une rupture ou qu'un
nombre prédéterminé de cycles de contrainte n'a pas été dépassé (voir les Articles 4 et 10). Les essais sont
en général réalisés à température ambiante (dans l'idéal entre 10 °C et 35 °C).
NOTE Les résultats d'un essai de fatigue peuvent être affectés par les conditions atmosphériques et, lorsque des
conditions contrôlées sont requises, l'ISO 554:1976, 2.1 s'applique.
Il convient de prendre des précautions concernant la température d'essai choisie pour un tel essai isotherme
afin qu'il n'y ait pas de changements de phase possibles dans la microstructure du matériau. À température
élevée, des phénomènes de fluage peuvent se produire. Il est recommandé de maintenir la température
d'essai, T, à ≤ 0,3 de la température de fusion, T , du matériau soumis à essai, c'est-à-dire la température
m
homologue définie comme suit: T = T(K)/T (K).
h m
v
Norme internationale ISO 1099:2026(fr)
Matériaux métalliques — Essais de fatigue — Méthode par
force axiale contrôlée
AVERTISSEMENT — Le présent document fait appel à l'utilisation de substances et/ou de modes
opératoires qui peuvent s'avérer préjudiciables pour la santé si des mesures de sécurité adéquates ne
sont pas prises. Le présent document ne traite pas des dangers pour la santé, de la protection contre
les explosions, des questions de sécurité ou d'environnement associés à son utilisation. Il incombe
à l'utilisateur du présent document d'établir des pratiques appropriées acceptables en termes de
santé, de sécurité et d'environnement.
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie les conditions de réalisation d'essais de fatigue par force contrôlée à amplitude
constante et à température ambiante, élevée et basse sur des éprouvettes métalliques, sans introduire
délibérément des concentrations de contrainte. Ces essais ont pour objet, à l'aide du présent document, de
donner des informations telles que la relation entre la contrainte appliquée et le nombre de cycles avant
rupture pour un état de matériau donné, telle que la microstructure, à différents rapports de contrainte.
Même si la forme, la préparation et les essais des éprouvettes de section transversale circulaire et
rectangulaire sont décrits, les essais de composants et les essais spéciaux ne sont pas inclus dans le présent
document.
NOTE 1 Les essais de fatigue réalisés sur des éprouvettes entaillées ne sont pas couverts par le présent document
car leur forme et leur taille n'ont pas été normalisées. Toutefois, les procédures d'essai de fatigue décrites dans le
présent document peuvent être appliquées aux essais de fatigue sur des éprouvettes entaillées.
NOTE 2 Tout au long du présent document, la contrainte conventionnelle est utilisée. La contrainte conventionnelle
est égale à la force appliquée axialement divisé par l'aire de la section transversale de l'éprouvette, S = Force/Aire,
[MPa], à la température d’essai.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences 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 23788, Matériaux métalliques — Vérification de l'alignement axial des machines d'essai de fatigue
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse https:// www .electropedia .org/

3.1
diamètre de l'éprouvette
d
diamètre ou largeur de l’éprouvette ou de la pièce d’essai où la contrainte est maximale
3.2
diamètre de tête d'amarrage
D
diamètre de l'éprouvette au niveau de la tête d'amarrage
3.3
épaisseur de la section d'essai
t
épaisseur de la section réduite d’une éprouvette rectangulaire
3.4
largeur de la section d'essai
w
largeur de la section réduite d’une l'éprouvette rectangulaire
3.5
longueur parallèle
L
c
longueur de la section calibrée d’un échantillon ou d'une éprouvette, égale au diamètre de l’éprouvette (3.1)
ou à la largeur de la section d’essai (3.4) et qui est parallèle
3.6
longueur d'éprouvette
L
z
longueur totale de l'éprouvette
3.7
rayon du congé
r
rayon entre la longueur parallèle et la tête d'amarrage de l'éprouvette d'essai
Note 1 à l'article: La courbe peut ne pas être un véritable arc de cercle sur toute la distance entre l'extrémité de la
longueur parallèle et le début de la tête d'amarrage.
3.8
contrainte maximale
S
max
plus grande valeur algébrique de la contrainte dans un cycle de contrainte (3.14)
Note 1 à l'article: Voir la Figure 2.
3.9
contrainte moyenne
S
m
demi-somme algébrique de la contrainte maximale (3.8) et de la contrainte minimale (3.10) dans un cycle de
contrainte (3.14)
Note 1 à l'article: Voir la Figure 2.
3.10
contrainte minimale
S
min
plus petite valeur algébrique de la contrainte dans un cycle de contrainte (3.14)
Note 1 à l'article: Voir la Figure 2.

3.11
amplitude de contrainte
S
a
moitié de la différence algébrique entre la contrainte maximale (3.8) et la contrainte minimale (3.10)
Note 1 à l'article: Voir la Figure 2.
3.12
étendue de contrainte
ΔS
a
différence algébrique entre la contrainte maximale (3.8) et la contrainte minimale (3.10)
ΔS = S – S
a max min
Note 1 à l'article: Voir la Figure 2.
3.13
rapport de contrainte
R
rapport de la contrainte minimale sur la contrainte maximale (3.8) au cours d'un cycle donné de
fonctionnement en fatigue
R = S /S
min max
Note 1 à l'article: Voir la Figure 2.
3.14
cycle de contrainte
variation de la contrainte dans le temps, répétée périodiquement et de manière identique
Note 1 à l'article: Voir la Figure 2.
3.15
nombre de cycles
N
nombre de plus petits segments de la fonction force-temps, contrainte-temps, etc.; répétés régulièrement
3.16
durée de vie en fatigue
N
f
nombre de cycles appliqués pour atteindre un critère de rupture défini
3.17
résistance à la fatigue à N cycles
S
N
valeur de l'amplitude de contrainte à un rapport de contrainte établi, à laquelle l'éprouvette présente une
durée de vie de N cycles
4 Plan d’essai
Avant de commencer les essais, les éléments suivants doivent faire l'objet d'un accord entre les parties
concernées, sauf spécification contraire dans la norme de produits correspondante:
a) la forme de l'éprouvette à utiliser (voir 5.1);
b) le/les rapport(s) R à utiliser;
c) l'objectif de l'essai, c'est-à-dire lesquels des éléments suivants sont déterminés:
1) la durée de vie en fatigue à amplitude de contrainte spécifiée;

2) la résistance à la fatigue pour un nombre spécifié de cycles de fatigue (N cycles), S ; c'est-à-dire la
N
limite de fatigue pour un nombre fixe de cycles (par exemple, de 2 millions à 10 millions);
3) une courbe de Wöhler ou courbe S-N complète.
d) le nombre d'éprouvettes à soumettre à essai et la séquence des essais;
e) le nombre de cycles auquel un essai réalisé sur une éprouvette considérée comme non-rompue doit être
terminé;
f) la température d'essai, si elle est différente des exigences données à l’Article 9.
À la lumière des récentes recherches, il est important de noter que les métaux ne présentent pas de «limite
d'endurance» à proprement parler, à savoir une contrainte en deçà de laquelle le métal va endurer un
«nombre infini de cycles sans rupture». En règle générale, le/les «plateau(x)» de durée de vie en contrainte
est(sont) appelé(s) les «limite(s) de fatigue pour un nombre fixe de cycles» conventionnelle(s), mais des
ruptures en deçà de ces niveaux ont été signalées et se produisent, en particulier dans le régime de longue
durée de vie où le comportement est régi par des micro-discontinuités. Voir, par exemple, les Références [10]
à [13].
5 Forme et dimensions de l'éprouvette
5.1 Forme des éprouvettes
En règle générale, une éprouvette dont la section d'essai est totalement usinée correspond au type présenté
à la Figure 3 pour une section calibrée cylindrique lisse.
Les éprouvettes peuvent être:
— à section circulaire avec des congés se raccordant tangentiellement entre la section d'essai et les
extrémités, ou avec un rayon continu entre les extrémités (c'est-à-dire une éprouvette en sablier);
— à section rectangulaire d'épaisseur uniforme sur toute la section d'essai avec des congés se raccordant
tangentiellement entre la section d'essai et les têtes d'amarrage (voir Figure 4).
Les éprouvettes communément appelées «éprouvettes en sablier» sont déconseillées car elles présentent
un rayon continu entre les extrémités de tête d'amarrage avec un diamètre ou une largeur minimale de la
section d'essai situé au centre de ces extrémités pour les éprouvettes cylindriques et plates, respectivement.
Contrairement à une section calibrée de diamètre constant ou de largeur constante, dans laquelle un volume
connu de matériau est soumis de manière uniforme à une contrainte uniaxiale, l'éprouvette en sablier ne
permet de prélever qu'un mince élément plan de matériau au niveau de la section transversale minimale.
Ainsi, les résultats de fatigue obtenus à partir de telles éprouvettes peuvent ne pas refléter le comportement
du matériau en vrac, notamment dans le cas d'une fatigue à long terme, où les inclusions et autres micro-
discontinuités déterminent le comportement des métaux de dureté élevée, et où il existe une dualité dans
[10]-[14]
l’amorçage de fissuration entre la surface et la sous-surface. En effet, ces résultats peuvent s'avérer non
conservateurs, en particulier dans le régime de longue durée de vie, où la plus grande micro-discontinuité
ne peut pas se situer dans la section plane soumise à la contrainte la plus élevée.
Il est important de noter que, pour des éprouvettes de section rectangulaire, il peut être nécessaire de réduire
la section d'essai tant en largeur qu'en épaisseur. Si cela s'avère nécessaire, des congés de raccordement
sont exigés dans le sens de la largeur et celui de l'épaisseur. De même, pour une éprouvette de section
rectangulaire, pour laquelle il est souhaitable de tenir compte de l'état de surface dans lequel le métal est
utilisé dans l'application réelle, il convient qu'au moins une surface de la section d'essai de l'éprouvette ne
soit pas usinée. Il arrive souvent, pour des essais de fatigue réalisés sur un élément de section rectangulaire,
que les résultats ne soient pas toujours comparables à ceux déterminés sur des éprouvettes cylindriques,
compte tenu de la difficulté à obtenir un fini de surface adapté ou en raison d’amorçage de fissuration en
fatigue dans les angles de l'éprouvette rectangulaire.

5.2 Dimensions des éprouvettes
5.2.1 Barreaux et produits plats > 5 mm d'épaisseur
La partie calibrée de l'éprouvette dans un essai de fatigue représente un élément de volume du matériau à
l'étude. Cela implique que la géométrie de l'éprouvette ne doit pas affecter l'utilisation des résultats d'essai.
Cette géométrie doit satisfaire aux conditions suivantes:
— avoir une partie calibrée cylindrique uniforme;
— réduire le plus possible le risque de flambage en compression;
— assurer une répartition uniforme des contraintes (déformations) sur l'ensemble de la partie calibrée.
Il ne doit y avoir aucun caniveau dû à l'usinage de la longueur parallèle au niveau des rayons de raccordement
ni ailleurs sur la section calibrée. Il est admis de contrôler cette caractéristique avec un comparateur optique
proposant un grossissement raisonnable (c'est-à-dire environ 10 à 25 × ) afin de s'assurer qu'elle est bien
respectée.
Compte tenu de ces exigences, de l'expérience acquise par de nombreux laboratoires et des résultats de
calculs de différents types d'éprouvettes (voir les Références [15] à [24]), les dimensions géométriques
suivantes (voir la Figure 3) sont recommandées:
a)  diamètre de la longueur de référence cylindrique: 5 mm ≤ d ≤ 10 mm
b)  longueur parallèle: L ≥ 2d
c
c)  congé de raccordement (entre la longueur r ≥ 2d
parallèle et la tête d'amarrage):
d)  diamètre de la tête d'amarrage: D ≥ 2d
Il est admis d’utiliser d'autres géométries de sections et longueurs de référence sous réserve d'assurer une
répartition uniforme des contraintes dans la longueur de référence.
Il convient d’utiliser les extrémités suivantes:
— cylindrique lisse (pour mors hydrauliques);
— avec épaulement.
Il convient que le montage d'essai positionne l'éprouvette, assure l'alignement axial et exclue tout jeu
mécanique. La conception du montage d'essai dépend des têtes de l'éprouvette. Plusieurs exemples sont
donnés à la Figure 5.
Il convient de ne pas recommander les conceptions d'éprouvette de fatigue dont l'alignement peut dépendre
du filetage des vis.
5.2.2 Éprouvettes plates ≤ 5 mm
5.2.2.1 Généralités
En règle générale, les considérations présentées au 5.2.1 s'appliquent également aux essais réalisés sur des
éprouvettes plates. Toutefois, ces essais exigent des géométries spécifiques et des montages particuliers
pour éviter les problèmes de flambage.
De faibles forces étant en général appliquées, des capteurs de force plus sensibles que d'habitude peuvent
être exigés. Le système d’amarrage peut nécessiter l'utilisation de mors mécaniques ou hydrauliques plats.
Toutefois, avec ce dernier type d'assemblages, il est difficile d'assurer un alignement correct.

En général, la largeur de l'éprouvette est réduite au niveau de la longueur de référence afin d'éviter les
ruptures au niveau de l'interface entre l’éprouvette et la tête d'amarrage ou à l'intérieur des têtes d'amarrage.
Dans certaines applications, il peut s'avérer nécessaire d'ajouter des cales d'extrémité pour augmenter
l'épaisseur de la tête d'amarrage et éviter une rupture au niveau des têtes d'amarrage (voir Figure 6).
Dans le cas d’éprouvettes plates placées dans des mâchoires parallèles, il convient de veiller à ce qu'elles
soient bien centrées entre les mâchoires. Des repères ou des butées peuvent faciliter cette opération.
Pour les éprouvettes plates, il convient que la surface de la section transversale soit spécifiée (voir Figure 4).
À titre d'exemple:
2 2
a) Surface de la section transversale: 20 mm à 500 mm
b) Longueur de référence de l'éprouvette: 3w ≥ L ≥ 2w
c
c) Rayon de transition: r ≥ 8w
d) Largeur de la section de préhension: W ≥ 3w
e) Largeur du boudin: 3w ≥ W ≥ 2w
5.2.2.2 Épaisseur entre 5 mm et 1 mm
Il est possible de réaliser ces essais sans raidisseur antiflambage, comme illustré dans la Référence [25].
Une géométrie possible d'éprouvette plate est présentée à la Figure 4.
5.2.2.3 Épaisseur < 1 mm
L'utilisation de raidisseurs antiflambage peut s'avérer nécessaire et peut limiter la température d'essai
[25]
maximale .
Un certain nombre de précautions sont exigées pour limiter l'augmentation de la force induite par le
frottement entre le raidisseur et l'éprouvette. Ce frottement ne doit en aucun cas créer une augmentation
de force supérieure à 2 %. L'utilisation d'une feuille de polytétrafluoroéthylène (PTFE) d'environ 1 mm
d'épaisseur, par exemple, permet de résoudre en partie ce problème, tout comme un lubrifiant sec à base
de poudre de nitrure de bore. Il convient de ne pas utiliser les lubrifiants à base d'hydrocarbures car ils
peuvent avoir un impact sur les résultats d'essai.
Les forces de frottement peuvent varier d'une éprouvette à l'autre. Elles doivent être mesurées avant chaque
essai à partir de courbes force-déplacement enregistrées dans la plage d'élasticité du matériau en traction
avec et sans raidisseur antiflambage. Un exemple de raidisseur antiflambage est présenté à la Figure 7. Voir
la Référence [25] pour des informations détaillées.
6 Préparation des éprouvettes
6.1 Généralités
Dans un programme d'essai de fatigue destiné à caractériser les propriétés intrinsèques d'un matériau, il est
important d'observer les spécifications des 6.2 et 6.3 lors de la préparation des éprouvettes. Il est possible de
s’écarter des spécifications des 6.2 et 6.3 si le programme d'essais vise à déterminer l'influence d'un facteur
particulier (traitement de surface, oxydation, etc.) incompatible avec ces spécifications. Dans tous les cas,
ces écarts doivent être consignés dans le rapport d'essai.
6.2 Mode opératoire d'usinage
Le mode opératoire d'usinage choisi peut produire des contraintes résiduelles à la surface de l'éprouvette,
susceptibles d'avoir un impact sur les résultats d'essai. Ces contraintes peuvent être induites par des
gradients thermiques au stade de l'usinage ou peuvent être liées à la déformation du matériau ou à des
altérations microstructurales. Leur influence est moins marquée dans les essais à température élevée, car

ce
...