この規格 プレビューページの目次
※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序文
ISO (国際標準化機構) は、国家標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合体です。国際規格の作成作業は通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。政府および非政府の国際機関も ISO と連携してこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するあらゆる事項について、国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。
この文書の作成に使用される手順と、そのさらなる保守を目的とした手順は、ISO/IEC 指令Part 1 部に記載されています。特に、さまざまなタイプの ISO 文書に必要なさまざまな承認基準に注意する必要があります。この文書は、ISO/IEC 指令Part 2 部の編集規則に従って起草されました ( www.iso.org/directives を 参照)
この文書の要素の一部が特許権の対象となる可能性があることに注意してください。 ISO は、かかる特許権の一部またはすべてを特定する責任を負わないものとします。文書の作成中に特定された特許権の詳細は、序論および/または受け取った特許宣言の ISO リストに記載されます ( www.iso.org/patents を参照)
本書で使用されている商号は、ユーザーの便宜のために提供された情報であり、推奨を構成するものではありません。
規格の自主的な性質の説明、適合性評価に関連する ISO 固有の用語と表現の意味、および貿易技術的障壁 (TBT) における世界貿易機関 (WTO) 原則への ISO の準拠に関する情報については、 www.iso.org/iso/foreword.html を参照してください。
この文書は、技術委員会 ISO/TC 61, プラスチック、小委員会 SC 2, 機械的挙動によって作成されました。
この第 2 版は、付属書 C を追加して技術的に改訂された第 1 版 (ISO 17281:2002) を取り消し、置き換えるものです。
導入
この文書は、欧州構造完全性協会 (ESIS) の技術委員会 4, ポリマー、ポリマー複合材料および接着剤によって開発された試験プロトコルに基づいています。ESIS は、さまざまな材料サンプル、試験片の形状、試験機器、操作条件を対象とした一連のラウンドロビン演習を通じて、予備的な研究を可能にする予備調査を実施しました (参考文献 [3] ~ [6] を参照)この活動には、12 か国の約 30 の研究室が参加しました。
1 スコープ
この文書は、線形弾性破壊力学 (LEMF) アプローチによる、最大 1 m/s の荷重点変位速度での亀裂開口モード (モード I) におけるプラスチックの破壊靱性を決定するための原理を規定し、ガイドラインを提供します。これは ISO 13586 を補足するもので、後者の文書の範囲よりも若干高い積載率への適用範囲を拡張します。
高荷重率での破壊試験では、動的効果の存在により特別な問題が発生します。つまり、試験システムの振動が記録された量の振動を引き起こし、慣性荷重が試験片に試験治具で感知される力とは異なる力を発生させます。これらの影響は、適切な処置によって制御し、可能であれば軽減するか、測定データの適切な分析を通じて考慮する必要があります。
このような効果の相対的な重要性は、テスト率が増加する (テスト期間が減少する) ほど増加します。 0.1 m/s 未満の速度 (負荷時間が 10 ms を超える) では、動的影響は無視できる場合があり、ISO 13586 に規定されている試験手順をそのまま適用できます。速度が 1 m/s (1 ms 程度の負荷時間) に近づくと、動的影響が顕著になる可能性がありますが、それでも制御可能です。 ISO 13586 で指定されている手順は、いくつかの条件付きではありますが、引き続き使用でき、これらはこの文書で考慮されています。毎秒数メートル以上の速度 (負荷時間が 1 ミリ秒より著しく短い) では、動的影響が支配的になるため、破壊靱性を決定するためのさまざまなアプローチが必要になりますが、これについてはこの文書の範囲外です。
ISO 13586 に規定されている低荷重率での破壊試験に関する一般原則、方法、規則は、本書で明示的に記載されているwhere を除き、引き続き有効です。
この方法は、ISO 13586 でカバーされているのと同じ範囲の材料での使用に適しています。
- 硬質および半硬質の熱可塑性成形、押出および鋳造材料。
- 硬質および半硬質の熱硬化性成形および鋳造材料。
および長さ 7.5 mm 以下の繊維を含むそれらのコンパウンド。
一般に、長さ 0.1 mm ~ 7.5 mm の繊維は、不均一性と異方性を引き起こすことが知られており、特に破壊過程で顕著です。したがって、ISO 13586:2018ここで, この文書の関連する附属書 C では、同じ試験手順の適用を、いくつかの留保付きで、そのような短繊維を含む硬質および半硬質の熱可塑性プラスチックまたは熱硬化性プラスチックに拡張するためのいくつかのガイドラインが提供されています。
高い荷重率で発生する動的影響は、使用される試験装置や試験形状だけでなく、試験される材料にも大きく依存しますが、ここで示すガイドラインは、試験装置、試験形状、試験される材料に関係なく、一般に有効です。
荷重-変位線図の直線性、試験片サイズ、ノッチ先端の鋭さに関しては、ISO 13586 と同じ制限が適用されます。
2 規範的参照
以下の文書は、その内容の一部またはすべてがこの文書の要件を構成する形で本文中で参照されています。日付が記載された参考文献については、引用された版のみが適用されます。日付のない参照については、参照文書の最新版 (修正を含む) が適用されます。
- ISO 13586:2018, プラスチック — 破壊靱性の決定 ( G ICおよびK IC ) — 線形弾性破壊力学 (LEFM) アプローチ
3 用語と定義
この文書の目的には、ISO 13586 で与えられる用語と定義が適用されます。
ISO と IEC は、標準化に使用する用語データベースを次のアドレスで維持しています。
参考文献
| 1 | ISO 291, プラスチック — 調整および試験用の標準雰囲気 |
| 2 | ISO 2818, プラスチック — 機械加工による試験片の作成 |
| 3 | Pavan, A. 、高荷重率でのプラスチックの K ICおよび G ICを決定するための線形弾性破壊力学 (LEMF) 標準、ESIS TC4 用に作成された試験プロトコル、ミラノ工科大学、イタリア (最終草案: 1997 年 9 月) |
| 4 | Pavan, A. 、プラスチックの高速試験に関する ESIS TC4 活動、 Proc.第 12 回欧州骨折会議 — ECF12, 英国シェフィールド、Vol.III, pp. 1 363-1 368 (1998) |
| 5 | Pavan, A.およびWilliams, JG 、 「高荷重率でのプラスチックの K ICおよび G ICを決定するための標準の開発: 1 m/s 試験の ESIS プロトコル」 、「プラスチックの試験方法の制限」ASTM STP 1369, JS Peraro 編、 Am.社会テスト。マット。 、ペンシルベニア州ウェストコンショホッケン、130-145 ページ (2000) |
| 6 | Pavan, A. 、中程度に高い荷重率での破壊靱性 (G ICおよび K IC ) の決定、 Ch. 1.2 in 「ポリマー、接着剤および複合材料の破壊力学試験方法」、DR Moore, A. Pavan, JG Williams 編、エルゼビア、アムステルダム、27-58 ページ (2001) |
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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives ).
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. Details of any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents ).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www.iso.org/iso/foreword.html .
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 2, Mechanical behaviour.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 17281:2002), which has been technically revised with the addition of Annex C.
Introduction
This document is based on a testing protocol developed by the European Structural Integrity Society (ESIS), Technical Committee 4, Polymers, Polymer Composites and Adhesives,who carried out the preliminary enabling research through a series of round-robin exercises which covered a range of material samples, specimen geometries, test instruments and operational conditions (see References [3] to [6]). This activity involved about 30 laboratories from 12 countries.
1 Scope
This document specifies the principles and provides guidelines for determining the fracture toughness of plastics in the crack-opening mode (Mode I) by a linear elastic fracture mechanics (LEMF) approach, at load-point displacement rates of up to 1 m/s. It supplements ISO 13586 so as to extend its applicability to loading rates somewhat higher than is the case in the scope of the latter document.
Fracture testing at high loading rates presents special problems because of the presence of dynamic effects: vibrations in the test system producing oscillations in the recorded quantities, and inertial loads producing forces on the test specimen different from the forces sensed by the test fixture. These effects need either to be controlled and, if possible, reduced by appropriate action, or else to be taken into account through proper analysis of the measured data.
The relative importance of such effects increases with increasing testing rate (decreasing test duration). At speeds of less than 0,1 m/s (loading times of greater than 10 ms) the dynamic effects may be negligible and the testing procedure given in ISO 13586 can be applied as it stands. At speeds approaching 1 m/s (loading times of the order of 1 ms) the dynamic effects may become significant but still controllable. The procedure given in ISO 13586 can still be used though with some provisos and these are contemplated in this document. At speeds of several meters per second and higher (loading times markedly shorter than 1 ms) the dynamic effects become dominant, and different approaches to fracture toughness determination are required, which are outside the scope of this document.
The general principles, methods and rules given in ISO 13586 for fracture testing at low loading rates remain valid except where expressly stated otherwise in this document.
The methods are suitable for use with the same range of materials as covered by ISO 13586, i.e.
- rigid and semi-rigid thermoplastic moulding, extrusion and casting materials;
- rigid and semi-rigid thermosetting moulding and casting materials;
and their compounds containing fibres ≤ 7,5mm in length.
In general, fibres 0,1 mm to 7,5 mm in length are known to cause heterogeneity and anisotropy, especially significant in the fracture processes. Therefore, in parallel with Annex B of ISO 13586:2018 ここで, relevant Annex C of this document offers some guidelines to extend the application of the same testing procedure, with some reservations, to rigid and semi-rigid thermoplastic or thermosetting plastics containing such short fibres.
Although the dynamic effects occurring at high loading rates are largely dependent on the material tested as well as on the test equipment and test geometry used, the guidelines given here are valid in general, irrespective of test equipment, test geometry and material tested.
The same restrictions as to linearity of the load-displacement diagram, specimen size and notch tip sharpness apply as for ISO 13586.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes requirements 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 13586:2018, Plastics — Determination of fracture toughness (GIC and KIC) — Linear elastic fracture mechanics (LEFM) approach
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 13586 apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
Bibliography
| 1 | ISO 291, Plastics — Standard atmospheres for conditioning and testing |
| 2 | ISO 2818, Plastics — Preparation of test specimens by machining |
| 3 | Pavan, A., A Linear Elastic Fracture Mechanics (LEMF) Standard for Determining KIC and GIC for Plastics at High Loading Rates, Testing Protocol prepared for ESIS TC4, Politecnico di Milano, Italy (final draft: September 1997) |
| 4 | Pavan, A., ESIS TC4 Activity on High Rate Testing of Plastics, Proc. 12th European Conference on Fracture — ECF12, Sheffield, U.K., Vol.III, pp. 1 363-1 368 (1998) |
| 5 | Pavan, A. and Williams, J.G., Development of a Standard for Determining KIC and GIC for Plastics at High Loading Rates: the ESIS Protocol for 1 m/s Testing, in “Limitations of Test Methods for Plastics” ASTM STP 1369, J.S. Peraro, Ed., Am. Soc. Test. Mat., West Conshohocken, PA, pp. 130-145 (2000) |
| 6 | Pavan, A., Determination of Fracture Toughness (GIC and KIC) at Moderately High Loading Rates, Ch. 1.2 in “Fracture Mechanics Testing Methods for Polymers, Adhesives and Composites”, D.R. Moore, A. Pavan, J.G. Williams, Eds., Elsevier, Amsterdam, pp. 27-58 (2001) |