ISO 15024-2001 Fibre-reinforced plastic composites - Determination of Mode I interlaminar fracture toughness GIC for unidirectionally reinforced materials《纤维增强塑.pdf

1、 Numro de rfrence ISO 15024:2001(F) ISO 2001NORME INTERNATIONALE ISO 15024 Premire dition 2001-12-01Composites plastiques renforcs de fibres Dtermination de la tnacit la rupture interlaminaire en mode I, G IC , de matriaux composites matrice polymre renforcs de fibres unidirectionnelles Fibre-reinfo

2、rced plastic composites Determination of mode I interlaminar fracture toughness, G IC , for unidirectionally reinforced materials ISO 15024:2001(F) PDF Exonration de responsabilit Le prsent fichier PDF peut contenir des polices de caractres intgres. Conformment aux conditions de licence dAdobe, ce f

3、ichier peut tre imprim ou visualis, mais ne doit pas tre modifi moins que lordinateur employ cet effet ne bnficie dune licence autorisant lutilisation de ces polices et que celles-ci y soient installes. Lors du tlchargement de ce fichier, les parties concernes acceptent de fait la responsabilit de n

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7、rit de lISO ladresse ci-aprs ou du comit membre de lISO dans le pays du demandeur. ISO copyright office Case postale 56 CH-1211 Geneva 20 Tel. + 41 22 749 01 11 Fax. + 41 22 749 09 47 E-mail copyrightiso.ch Web www.iso.ch Imprim en Suisse ii ISO 2001 Tous droits rservsISO 15024:2001(F) ISO 2001 Tous

8、 droits rservs iiiSommaire Page Avant-propos .iv 1 Domaine dapplication 1 2 Rfrences normatives .1 3 Termes et dfinitions.1 4 Principe.2 5 Appareillage .5 6 prouvettes pour essai.7 7 Nombre dprouvettes.8 8 Conditionnement .8 9 Mode opratoire dessai9 10 Calcul de G IC 10 11 Fidlit 15 12 Rapport dessa

9、i15 Annexe A (normative) Prparation et collage des blocs dattache ou des charnires18 Annexe B (informative) Recommandations pour les essais.19 Annexe C (informative) Feuille de rsultats dessai recommande.22 Bibliographie.25 ISO 15024:2001(F) iv ISO 2001 Tous droits rservsAvant-propos LISO (Organisat

10、ion internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de lISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit techn

11、ique cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec lISO participent galement aux travaux. LISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les Normes int

12、ernationales sont rdiges conformment aux rgles donnes dans les Directives ISO/CEI, Partie 3. La tche principale des comits techniques est dlaborer les Normes internationales. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour vote. Leur publica

13、tion comme Normes internationales requiert lapprobation de 75 % au moins des comits membres votants. Lattention est appele sur le fait que certains des lments de la prsente Norme internationale peuvent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue

14、 pour responsable de ne pas avoir identifi de tels droits de proprit et averti de leur existence. LISO 15024 a t labore par le comit technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comit SC 13, Composites et fibres de renforcement. Lannexe A constitue un lment normatif de la prsente Norme internationale. Les

15、annexes B et C sont donnes uniquement titre dinformation. NORME INTERNATIONALE ISO 15024:2001(F) ISO 2001 Tous droits rservs 1Composites plastiques renforcs de fibres Dtermination de la tenacit au dlaminage en mode I, G IC , de matriaux renforcs de fibres unidirectionnelles 1 Domaine dapplication 1.

16、1 La prsente Norme internationale spcifie une mthode de dtermination de la tnacit la rupture interlaminaire en mode I (taux de restitution dnergie critique), G IC , des matriaux composites matrice polymre renforcs de fibres unidirectionnelles, en utilisant une prouvette double poutre encastre (DCB).

17、 1.2 Elle sapplique aux thermoplastiques et thermodurcissables renforcs de fibres de carbone et de fibres de verre. 2 Rfrences normatives Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la rfrence qui y est faite, constituent des dispositions valables pour la prsente

18、Norme internationale. Pour les rfrences dates, les amendements ultrieurs ou les rvisions de ces publications ne sappliquent pas. Toutefois, les parties prenantes aux accords fonds sur la prsente Norme internationale sont invites rechercher la possibilit dappliquer les ditions les plus rcentes des do

19、cuments normatifs indiqus ci-aprs. Pour les rfrences non dates, la dernire dition du document normatif en rfrence sapplique. Les membres de lISO et de la CEI possdent le registre des Normes internationales en vigueur. ISO 291:1997, Plastiques Atmosphres normales de conditionnement et dessai ISO 1268

20、 (toutes les parties), Plastiques renforcs de fibres Mthodes de fabrication de plaques dessai ISO 4588:1995, Adhsifs Lignes directrices pour la prparation de surface des mtaux ISO 5893: 1) , Appareils dessai du caoutchouc et des plastiques Types pour traction, flexion et compression (vitesse de tran

21、slation constante) Description 3 Termes et dfinitions Pour les besoins de la prsente Norme internationale, les termes et dfinitions suivants sappliquent. 3.1 tnacit la rupture interlaminaire en mode I taux de restitution dnergie critique G ICrsistance lamorage et la propagation dune fissure de type

22、dlaminage dans un stratifi matrice polymre renforce de fibres unidirectionnelles soumis un chargement douverture en mode I NOTE Il/elle est mesur(e) en joules par mtres carrs. 1) publier. (Rvision de lISO 5893:1993) ISO 15024:2001(F) 2 ISO 2001 Tous droits rservs3.2 ouverture de fissure en mode I mo

23、de douverture de fissure consistant appliquer une charge perpendiculairement au plan de dlaminage, en utilisant une prouvette double poutre encastre (Figure 1) 3.3 point NL point correspondant la fin de linarit de la courbe de la charge en fonction du dplacement, comme illustr la Figure 2 3.4 point

24、VIS point correspondant au dbut du dlaminage visible sur le bord de lprouvette, reprsent sur la courbe charge-dplacement de la Figure 2 3.5 point 5 % / MAX point qui apparat en premier lors du chargement de lprouvette entre: a) le point correspondant une augmentation de 5 % de la complaisance (C 5 %

25、 ) par rapport sa valeur initiale (C 0 ), comme illustr la Figure 2; b) le point de chargement maximal, comme illustr la Figure 2 3.6 points PROP points correspondant des augmentations discrtes de la longueur de dlaminage partir du fond de linsert ou du fond de la fissure damorage, reprsents sur la

26、courbe charge-dplacement de la Figure 2; les points o la fissure sest arrte ne doivent pas tre pris en compte 3.7 courbe de rsistance au dlaminage courbe R la reprsentation graphique de G ICdonnant les valeurs damorage puis de propagation ultrieure pour une ouverture de fissure en mode I, en fonctio

27、n de la longueur de dlaminage (voir larticle 10) 4 Principe Une prouvette double poutre encastre (DCB) de mode I, prsente la Figure 1, est utilise pour dterminer G IC , taux de restitution dnergie critique ou tnacit la rupture interlaminaire des matriaux composites matrice polymre renforcs de fibres

28、 Cette mthode dessai est limite uniquement aux stratifications unidirectionnelles zro degr (voir larticle B.1). Lexploitation des donnes permet dobtenir des valeurs de la tnacit la rupture interlaminaire en mode I, lamorage puis en propagation. Une courbe de rsistance au dlaminage, aussi appele cou

29、rbe R, est trace, en reportant en ordonne la valeur G ICen fonction de la longueur de dlaminage, reporte en abscisse. Le but de cette mthode dessai est de dterminer des valeurs damorage du matriau composite test. Le dlaminage se produit gnralement entre les plis dorientation diffrente des structures

30、 composites. Toutefois, lors de lessai DCB, les dlaminages se propagent entre des plis unidirectionnels similaires zro degr, ce qui provoque un pontage des fibres aprs lamorage du dlaminage. Le pontage des fibres est une consquence de lessai DCB et nest pas reprsentatif du matriau composite test. Le

31、 pontage des fibres est considr comme la cause principale de la forme de la courbe R qui, en rgle gnrale, augmente avant datteindre une valeur quasi constante de G ICpour les longueurs de dlaminage importantes. ISO 15024:2001(F) ISO 2001 Tous droits rservs 3a) Dlaminage damorage utilisant des blocs

32、dattache b) Dlaminage damorage utilisant des charnires Lgende b Largeur de lprouvette 2h paisseur de lprouvette a 0Longueur de dlaminage initial a Longueur totale de dlaminage A Longueur de linsert l Longueur de lprouvette l 1Distance du centre de laxe de chargement (ou axe de la charnire) au plan m

33、dian de lprouvette l 2Distance du centre de laxe de chargement (ou axe de la charnire) au bord du bloc dattache (ou charnire) l 3Longueur du bloc H paisseur du bloc NOTE 1 Les dispositifs de chargement possibles sont (a) des blocs dattache et (b) des charnires. NOTE 2 Lorientation des fibres est par

34、allle la longueur l. Figure 1 Gomtrie de lprouvette double poutre encastre (DCB) avec un dlaminage damorage ISO 15024:2001(F) 4 ISO 2001 Tous droits rservsLgende 1 Amorage de fissure suivi du dchargement 2 Propagation de fissure 3 Marques indicatrices de propagation de fissures NOTE La figure reprse

35、nte le cas o les valeurs 5 % viennent aprs la charge maximale et o la courbe de rechargement a t dcale de 5 mm pour des raisons de lisibilit. Figure 2 Courbe charge-dplacement pour un essai DCB reprsentant (1) lamorage partir de linsert suivi du dchargement et (2) le r-amorage partir de la prfissure

36、 en mode I rsultante, suivi de la propagation de la fissure et du dchargement Le chargement douverture de fissure est appliqu par lintermdiaire de blocs dattache ou charnires sur lprouvette DCB perpendiculairement au plan de dlaminage, une vitesse de dplacement contrle constante. Lprouvette DCB cont

37、ient un film damorage mince, non adhsif insr dans le plan mdian, comme dcrit la Figure 3, afin de simuler un dlaminage initial. Cette prouvette est prfissure en la dchargeant immdiatement aprs le premier incrment de propagation du dlaminage partir de linsert, puis recharge. La propagation stable du

38、dlaminage est suivie et les valeurs correspondant lamorage et la propagation du dlaminage sont releves. La courbe R doit tre trace laide des valeurs damorage, la fois partir de linsert et de la prfissure en mode I, et des valeurs de propagation partir de la prfissure. Dans certaines conditions (voir

39、 9.2.7), une mthode alternative de prfissurage par enfoncement de coins peut tre utilise, mais elle nest pas recommande. ISO 15024:2001(F) ISO 2001 Tous droits rservs 5Lgende 1 Film insr 2 Direction des fibres d Marge pour permettre lbarbage initial Figure 3 Exemple de prparation dune plaque dessai

40、illustrant la structure du stratifi, les dimensions et lemplacement de linsert 5 Appareillage 5.1 Machine dessai 5.1.1 Gnralits La machine dessai de traction doit tre conforme lISO 5893, et aux conditions requises de 5.1.2 5.1.5. 5.1.2 Vitesse dessai La machine dessai doit tre capable de maintenir c

41、onstante la vitesse de dplacement requise en 9.2.1 et 9.3.1, conformment lISO 5893. ISO 15024:2001(F) 6 ISO 2001 Tous droits rservs5.1.3 Dispositif de serrage La machine dessai doit tre quipe dun dispositif de fixation permettant dappliquer la charge sur les axes insrs dans les blocs dattache ou de

42、mors pour maintenir les charnires. Dans les deux cas, lextrmit de lprouvette doit pouvoir tourner. Laxe des dispositifs dapplication de la charge doit tre align avec laxe de chargement de la machine dessai. 5.1.4 Mesurages du dplacement et de la charge La cellule de force doit tre calibre et avoir u

43、ne erreur admissible maximale de 1 % de la valeur indique. Lerreur sur le mesurage du dplacement, normalement mesur partir des dplacements de la traverse, corrigs en cas de flchissement important du train de chargement, ne doit pas tre suprieure 1 % de la valeur indique. 5.1.5 Enregistreur La machin

44、e dessai doit permettre de mesurer et denregistrer, de prfrence en continu, le dplacement et la charge correspondante. 5.2 Blocs dattache ou charnires Des blocs dattache ou charnires, illustrs la Figure 1, peuvent tre utiliss pour appliquer la charge sur lprouvette. Leur largeur doit tre au moins ga

45、le celle de lprouvette. Pour les blocs dattache reprsents la Figure 1(a), la longueur maximale de l 3doit tre gale 15 mm. Lorifice prvu pour recevoir laxe de chargement doit tre au centre de l 3 . 5.3 Appareillage de mesure 5.3.1 Micromtre, ou appareil quivalent, avec une prcision de lecture de 0,02

46、 mm ou moins, appropri pour le mesurage de lpaisseur de lprouvette. Le micromtre doit avoir des faces de contact adaptes la surface mesurer (cest-dire des faces planes pour les surfaces planes polies et des faces hmisphriques pour les surfaces irrgulires). 5.3.2 Pied coulisse, ou appareil quivalent,

47、 avec une prcision de lecture de 0,05 mm ou moins, afin de mesurer la largeur de lprouvette. 5.3.3 chelle linaire (rgle), avec des graduations de 1 mm, pour mesurer la longueur de lprouvette et marquer les bords de lprouvette pour suivre la propagation de la fissure de dlaminage. 5.4 Microscope mobile (facultatif) Un microscope mobile pour mesurer la longueur de dlaminage. Si lon utilise un tel microscope,