ISO 14622-2000 Space systems - Structural design - Loads and induced environment《航天系统 结构设计 载荷及其诱导环境》.pdf

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1、Numro de rfrence ISO 14622:2000(F) ISO 2000 NORME INTERNATIONALE ISO 14622 Premire dition 2000-12-15 Systmes spatiaux Conception des structures Charges et environnement induit Space systems Structural design Loads and induced environmentISO 14622:2000(F) PDF Exonration de responsabilit Le prsent fic

2、hier PDF peut contenir des polices de caractres intgres. Conformment aux conditions de licence dAdobe, ce fichier peut tre imprim ou visualis, mais ne doit pas tre modifimoins que lordinateur employcet effet ne bnficie dune licence autorisant lutilisation de ces polices et que celles-ci y soient ins

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5、SO. Dans le cas peu probable o surviendrait un problme dutilisation, veuillez en informer le Secrtariat central ladresse donne ci-dessous. ISO 2000 Droits de reproduction rservs. Sauf prescription diffrente, aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que

6、ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccord crit de lISO ladresse ci-aprso ud uco m i t 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-ma

7、il copyrightiso.ch Web www.iso.ch Imprim en Suisse ii ISO 2000 Tous droits rservsISO 14622:2000(F) ISO 2000 Tous droits rservs iii Sommaire Page Avant-proposiv 1 Domaine dapplication.1 2T e r m e s e t d finitions.1 3D termination des charges et de lenvironnement induit .5 3.1 Donnes gnrales5 3.2 Dt

8、ermination des conditions de chargement .6 3.3 Facteurs de scurit8 3.4 Cas de charges de dimensionnement .9 3.5 Marges de scurit calcules.10ISO 14622:2000(F) iv ISO 2000 Tous droits rservs Avant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationau

9、x de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confiea u x comits techniques de lISO. Chaque comit membre intress par une t u d eal ed r o i td ef a i r ep a r t i ed uc o m i t technique cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementa

10、les 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 internationales sont rdiges conformment aux rgles donnes dans les Dire

11、ctives ISO/CEI, Partie 3. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert lapprobation de 75 % au moins des comits membres votants. Lattention est appele sur le fait que certains d

12、es lm e n t sd el ap r sente Norme internationale peuvent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne pas avoir identifi de tels droits de proprit et averti de leur existence. La Norme internationale ISO 14622 a t laborep

13、a rl ec o m i t technique ISO/TC 20, Aronautique et espace, sous-comit SC 14, Systmes spatiaux, dveloppement et mise en uvre.NORME INTERNATIONALE ISO 14622:2000(F) ISO 2000 Tous droits rservs 1 Systmes spatiaux Conception des structures Charges et environnement induit 1 Domaine dapplication La prsen

14、te Norme internationale dfinit les principes de dtermination des charges et de lenvironnement induit durant la vie en utilisation dun transport spatial et de ses constituants, compte tenu de la notion de probabilit,d e combinaison de charges, des facteurs de scurit correspondants et du cycle de vie.

15、 2 Termes et dfinitions Pour les besoins de la prsente Norme internationale, les termes et dfinitions suivants sappliquent. 2.1 transport spatial combinaison des lments du systme de lancement qui quittent le sol, cest-dire le lanceur et le(s) vhicule(s) spatial(aux) plac(s) en orbite par le lanceur

16、2.2 lanceur un ou plusieurs tage(s) du transport spatial capable(s) de lancer et de placer en orbite un ou plusieurs vhicule(s) spatial(aux) 2.3 vhicule spatial groupe intgr de sous-systmes et dunits capables deffectuer des fonctions dans lespace NOTE Le terme vaisseau spatial est synonyme de vhicul

17、e spatial. 2.4 systme de lancement systme incluant le transport spatial et les installations correspondantes, les quipements au sol, le matriel, les logiciels, les procdures, les utilisations et le personnel ncessaire pour les oprations 2.5 charge rponse dun transport spatial des excitations rencont

18、res durant sa vie en utilisation 2.5.1 charge statique charge quasi statique charge indpendante du temps en grandeur et en direction, ou bien charge dont la variation est lente et pour laquelle la rponse dynamique de la structure nest pas significative NOTE Cette charge peut tre induite par: les ven

19、ts permanents; le sf o r c e sa rodynamiques; la pousse (constante ou variant lentement); les manuvres; la stabilisation par rotation.ISO 14622:2000(F) 2 ISO 2000 Tous droits rservs 2.5.2 charge transitoire charge variable en fonction du temps en grandeur ou en direction, et pour laquelle la rponse

20、dynamique de la structure est significative NOTE Cette charge peut tre induite par: les rafales; lallumage ou lextinction des moteurs; la sparation; laccostage en orbite; limpact physique; le dploiement des appendices. 2.5.3 charge impulsionnelle charge applique sous forme de chocs ou percussions, e

21、t pour laquelle la rponse dynamique de la structure est significative NOTE Cette charge peut tre induite par: londe de choc; les systmes pyrotechniques; les impacts physiques des appendices dploys; les explosions. 2.5.4 charge oscillante charge variable en amplitude ou en direction dans un domaine d

22、e frquences, et pour laquelle la rponse dynamique de la structure est significative NOTE Cette charge peut tre induite par: leffet Pogo; le buffeting; le dtachement des tourbillons dus au vent au sol; le flottement; lambiance acoustique; la rotation des pices; les instabilits de combustion des tages

23、 poudre. 2.5.5 charge limite charge maximale qui peut tre attendue au cours de la vie et en prsence de lenvironnement 2.5.6 charge la limite lastique charge limite multiplie par le facteur de scuritla limite lastique J E (2.10.1) 2.5.7 charge extrme charge limite multiplie par le facteur de scurit e

24、xtrme J R (2.10.2)ISO 14622:2000(F) ISO 2000 Tous droits rservs 3 2.5.8 charge de rception charge appliquel o r sd el e s s a id er ception et qui est gale la charge limite multiplie par un facteur de rception J P 2.5.9 charge de qualification charge applique lors des essais de qualification et qui

25、est supporte par la structure sans rupture ou effondrement 2.5.10 charge de rupture charge dterminee x p rimentalement et pour laquelle la structure subit une rupture, un effondrement par instabilit ou montre une dformation excessive 2.6 Pression 2.6.1 pression limite pression diffrentielle maximale

26、 pouvant tre attendue en utilisation et en prsence de lenvironnement (voir 3.2.4) et qui inclut: la pression de fonctionnement (due soit la combustion des ergols, soit la pressurisation); la pression transitoire; la pression hydrostatique; la pression externe. 2.6.2 pression la limite lastique press

27、ion limite multiplie par le facteur de scuritla limite lastique J E (2.10.1) 2.6.3 pression extrme pression limite multiplie par le facteur de scurit extrme J R (2.10.2) 2.6.4 pression de timbrage pression diffrentielle applique lors de lessai de timbrage et qui est gale la pression limite multiplie

28、p a rl e facteur de timbrage J P (voir 2.5.8) 2.6.5 pression hydrostatique pression un niveau du rservoir au-dessous du niveau du liquide, et qui est induite par la hauteur de liquide au-dessus de ce niveau et les acclrations quasi statiques 2.6.6 pression transitoire pression variable en fonction d

29、u temps et pour laquelle les temps caractristiques de variation sont du mme ordre de grandeur que les constantes de temps significatives de la structure 2.7 Dfinitions thermiques 2.7.1 flux thermique calcul flux de chaleur valu dans les conditions dchanges thermiques les plus dfavorables NOTE Voir 3

30、.2.5.ISO 14622:2000(F) 4 ISO 2000 Tous droits rservs 2.7.2 temprature de dimensionnement temprature de la structure quand celle-ci est soumise la combinaison la plus svre de charges, pressions et tempratures 2.8 Caractristiques des matriaux 2.8.1 module de Young E rapport constant entre la contraint

31、e et la dformation qui en rsulte NOTE La valeur moyenne du module de Young dtermine la temprature de dimensionnement doit tre prise en compte. 2.8.2 Contraintes admissibles 2.8.2.1 E contrainte uniaxiale de limite lastique correspondant 0,2 % de dformation rsiduelle (matriaux mtalliques uniquement)

32、2.8.2.2 R contrainte uniaxiale de rsistance la rupture NOTE 1 E et R ont une dfinition statistique: elles sont gales une valeur ayant une probabilit de 90 % dtre dpasse, avec un niveau de confiance de 95 % pour les transports spatiaux inhabits. Dans le cas des vhicules spatiaux et/ou des lanceurs ha

33、bits, les valeurs sont de 99 % et 95 % respectivement. NOTE 2 R et E correspondent ltat du matriau lorsque la structure est en utilisation et la temprature de dimensionnement. 2.9 rsistance capacit des structures supporter les charges (ou pressions) et lenvironnement rencontrs durant leur vie en uti

34、lisation 2.10 facteur de scurit coefficient par lequel est multiplie la charge (ou pression) limite pour tenir compte des imprcisions sur la connaissance des distributions statistiques de la charge (ou pression) et de la rsistance NOTE Ces imprcisions sont dues: au nombre limit dobservations ou dess

35、ais ayant servi estimer ces distributions; aux imprcisions de calcul. EXEMPLE Si F reprsente lestimation de la distribution statistique des charges (ou pressions) et R lestimation de la distribution statistique des rsistances et que, relativement ces distributions estimes, F 1 est la charge limite e

36、t R 1 la rsistance admissible ( la rupture ou la limite lastique), le facteur de scurit correspondant est: 1 1 R J F ISO 14622:2000(F) ISO 2000 Tous droits rservs 5 2.10.1 facteur de scuritla limite lastique J E rapport entre la charge (ou pression) limite lastique du matriau et la charge (ou pressi

37、on) limite NOTE Ce facteur nest applicable quaux structures mtalliques. 2.10.2 facteur de scurit extrme J R rapport entre la charge (ou pression) admissible extrme et la charge (ou pression) limite NOTE Dans le cas dune grande exprience reconnue dans un domaine dapplication donn, une approche diffre

38、nte peut tre utilise pour dfinir une valeur de scurit. Dans ce cas, lautorit choisit et impose les valeurs pour les facteurs de scurit. 2.11 Vie 2.11.1 vie enveloppe vie dune structure, dtermine sur la base dune structure ayant t soumise lenchanement dvnements le plus dfavorable (cycles de charges,

39、cycles thermiques, etc.) 2.11.2 vie nominale v ielapl u sp rob a bl e ,d termine par lautoritpartir de la vie enveloppe 2.11.3 vie de dimensionnement vie utilise pour le dimensionnement des structures et, en particulier, pour les tudes de tolrance aux dommages 2.11.4 dure de vie en utilisation dure

40、maximale comprise entre la fin de lessai de rception et la fin du vol de la structure 3D termination des charges et de lenvironnement induit 3.1 Donnes gnrales 3.1.1 Entres systme Pour la dtermination des charges, un systme spatial doit tre dfini par: la trajectoire de dimensionnement; la gomtrie; l

41、es caractristiques inertielles (masses, centre de gravit, inertie, balourds); les caractristiques arodynamiques (globales, locales, rparties); les coefficients thermiques et thermo-optiques; les rigidits (globales, locales); les caractristiques modales;ISO 14622:2000(F) 6 ISO 2000 Tous droits rservs

42、 les caractristiques de propulsion; les donnes fonctionnelles concernant le sous-systme de pilotage, les sous-systmes de sparation et de largage, les sous-systmes de dploiement des appendices et des autres dispositifs embarqus. 3.1.2 Sources dexcitation Un systme spatial est expos, durant sa vie en

43、utilisation et le long de sa trajectoire de dimensionnement, diffrents types dexcitation: a) Sources extrieures au systme: le vent et les gradients de vent au sol et en altitude; les rafales; la turbulence atmosphrique; les rayonnements thermiques solaires et plantaires ainsi que les pressions de ra

44、diations. b) Sources gnres par le systme lui-mme: l e sp re ssi on sd i ff rentielles; le fonctionnement du sous-systme de propulsion; le fonctionnement du sous-systme de pilotage; le fonctionnement des mcanismes de sparation et de largage; le fonctionnement des mcanismes et des autres dispositifs e

45、mbarqus. c) Intensit de chacune des sources dexcitation: Lintensit de chacune des sources dexcitation est la valeur maximale quun systme spatial considr peut rencontrer durant sa vie en utilisation et en prsence de lenvironnement. Elle est dtermined el am a n i re suivante. Lorsque la dispersion sta

46、tistique est connue, lintensit dune source dexcitation doit tre choisie de telle manire que la probabilit de ne pas tre dpassee nu t i l i s a t i o ne s td e9 9% ,a v e cu nn i v e a ud e confiance de 90 %. Lorsque la dispersion statistique nest pas connue, lintensit dune source dexcitation est dte

47、rminer sur la base dune estimation rationnelle en cohrence avec la dispersion des paramtres participant sa dtermination, lorsque cette dispersion est significative. 3.2 Dtermination des conditions de chargement 3.2.1 Gnralits La charge applique un systme est la somme des rponses de ce systme des excitations rencontres durant lattente au sol et le long de sa trajectoire de dimensionnement. Ces rponses doivent tre dtermin