DIN EN 16603-32-01-2014 Space engineering - Fracture control English version EN 16603-32-01 2014《航空工程 断裂控制 英文版本EN 16603-32-01-201》.pdf

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1、Oktober 2014DEUTSCHE NORM DIN-Normenausschuss Luft- und Raumfahrt (NL)Preisgruppe 29DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 49.140!%:K#“2234000www.din.deDDIN EN 166

2、03-32-01Raumfahrttechnik berwachung des Rissfortschritts;Englische Fassung EN 16603-32-01:2014Space engineering Fracture control;English version EN 16603-32-01:2014Ingnierie spatiale Matrise de la rupture;Version anglaise EN 16603-32-01:2014Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Ber

3、linErsatz frDIN EN 14165:2005-02www.beuth.deGesamtumfang 92 SeitenDIN EN 16603-32-01:2014-10 2 Nationales Vorwort Dieses Dokument (EN 16603-32-01:2014) wurde vom Technischen Komitee CEN/CLC/TC 5 Raumfahrt“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom DIN (Deutschland) gehalten wird. Das zustndige deutsche Nor

4、mungsgremium ist der Arbeitsausschuss NA 131-10-01 AA Interoperabilitt von Informations-, Kommunikations- und Navigationssystemen“ im DIN-Normenausschuss Luft- und Raumfahrt (NL). Dieses Dokument ersetzt DIN EN 14165:2005-02. Dieses Dokument wurde speziell zur Behandlung von Raumfahrtsystemen erarbe

5、itet und hat daher Vorrang vor jeglicher Europischer Norm, da es denselben Anwendungsbereich hat, jedoch ber einen greren Geltungsbereich (z. B. Luft- und Raumfahrt) verfgt. nderungen Gegenber DIN EN 14165:2005-02 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Norm-Nummer gendert; b) Norm redaktionell ge

6、ndert. Frhere Ausgaben DIN EN 14165: 2005-02 DIN EN 16603-32-01:2014-10 3 Nationaler Anhang NA (informativ) Begriffe und Abkrzungen 3 Begriffe und Abkrzungen 3.1 Begriffe aus anderen Normen Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach ECCSS-ST-00-01 und die folgenden Begriffe. Kunde AN

7、MERKUNG In dieser Norm stellt der Kunde den fr die berwachung des Rissfortschritts Verantwortlichen oder die Sicherheitsbehrde dar. Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach ECSS-E-ST-10-03. Abnahmetest Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach ECSS-E-ST-32. Fehler

8、ANMERKUNG Der Begriff Defekt wird synonym verwendet. grter Bemessungsdruck (MDP, en: maximum design pressure) Lebensdauer Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach ECSS-E-ST-32-02. Berstdruck Behlter fr gefhrliches Fluid Undichtheit vor dem Bersten (LBB, en: leak before burst) Druck

9、bauteil Druckbehlter druckbeaufschlagte Struktur geschlossener Behlter spezielle druckbeaufschlagte Ausrstung Schwellenwert fr sichtbare Beschdigung, (VDT, en: visual damage threshold) ANMERKUNG 1 Bei einer typischen Anwendung einer dnnwandigen Verbundstruktur, ist der VDT manchmal definiert als die

10、 Stoenergie eines Stokrpers mit einer halbkugelfrmigen Spitze von 16 mm Durchmesser, die nach einer ausreichend langen Zeit bis zur mglichen Entstehung eines Eindrucks im Lauf der Zeit eine bleibende Oberflchendurchbiegung von mindestens 0,3 mm zwischen Sto und Untersuchung verursacht (z. B. aufgrun

11、d von Alterung in feuchter Atmosphre, Dauerbeanspruchung, Viskoelastizitt des Harzes). DIN EN 16603-32-01:2014-10 4 ANMERKUNG 2 Die Bestimmung des nach ausreichend langer Zeit auf einer bleibenden Oberflchendurchbiegung von 0,3 mm (siehe ANMERKUNG 1) basierenden VDT kann zeitaufwndig sein. Daher wer

12、den zur Bestimmung des VDT manchmal Tests durchgefhrt, die eine mechanische Beschdigung verursachen, die einer Durchbiegung von mindestens 1 mm unmittelbar nach dem Sto entspricht. Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach ECSS-Q-ST-40. extreme (katastrophale) Gefhrdung kritische Ge

13、fhrdung 3.2 Fr diese Norm spezifische Begriffe 3.2.1 aggressive Umgebung jede Kombination von einer Temperatur und flssigen oder gasfrmigen Stoffen, die das statische Risswachstum oder das Risswachstum durch Ermdung gegenber dem normalen“ Verhalten bei Umgebungstemperatur im Labor verndert 3.2.2 ana

14、lytische Lebensdauer analytisch bewertete Lebensdauer, wie durch Analyse des Risswachstums oder Ermdungsanalyse 3.2.3 extreme (katastrophale) Gefhrdung fr andere Nutzlasten als NASA-STS oder ISS siehe ECSS-Q-ST-40B 3.2.4 extreme (katastrophale) Gefhrdung fr Nutzlasten von NASA-STS oder ISS mgliche R

15、isikosituation, die zu dauerhafter Behinderung oder lebensgefhrlichen Verletzungen, zum Verlust eines NASA-Orbiters, ISS, von Bodeneinrichtungen oder STS/ISS-Einrichtungen fhren kann NSTS 1700.7 (einschlielich ISS-Ergnzung), Absatz 302 3.2.5 genaue Sichtprfung in unmittelbarer Nhe intensive visuelle

16、 Untersuchung der Innen- und Auenflchen einer Struktur, einschlielich struktureller Details, oder von Einbaustellen, auf Anzeichen von Stobeschdigungen, Fehlern und anderen Oberflchendefekten ANMERKUNG Die Leistungsfhigkeit der Untersuchung wird durch die Messung der Oberflchendurchbiegung (Eindring

17、tiefe) bewertet. Die genaue Sichtprfung gilt als zuverlssig beim Feststellen einer Durchbiegung, die grer ist als der Schwellenwert fr eine sichtbare Beschdigung(VDT). 3.2.6 Einkapselung Designprinzip der Beschdigungstoleranz, das beim Ausfall eines Bauteils die Ausbreitung der Auswirkungen eines Fe

18、hlers ber die Behltergrenzen hinaus verhindert ANMERKUNG 1 Ein eingekapseltes Bauteil gilt nicht als PFCI, auer dessen Freisetzung kann zu einer Gefhrdung im Behlterinneren fhren. Der Behlter ist ein PFCI und dessen konstruktive Unversehrtheit nach dem Sto wird als Teil der Aktivitten zur berwachung

19、 des Rissfortschritts verifiziert. ANMERKUNG 2 In dieser Norm umfasst der Begriff Behlter in den meisten Fllen Gegenstnde, die z. B. durch einen Haltegurt zurckgehalten werden, um gefhrliche Ereignisse aufgrund des Versagens des Gegenstandes zu verhindern. DIN EN 16603-32-01:2014-10 5 3.2.7 rissarti

20、ger Fehler Fehler, der das gleiche mechanische Verhalten wie ein Riss aufweist ANMERKUNG 1 Riss“ und rissartiger Fehler“ werden in dieser Norm als Synonym betrachtet. ANMERKUNG 2 Rissartige Fehler knnen beispielsweise bei der Herstellung, Fertigung oder Prfung des Materials verursacht werden oder si

21、ch whrend der Nutzung des Bauteils entwickelt haben. ANMERKUNG 3 Der Begriff rissartiger Fehler“ kann einschlieen: bei metallischen Materialien: Fehler, Einschlsse, Poren und hnliche Defekte; bei nichtmetallischen Materialien: Haftfehler, gebrochene Fasern, Delamination, Stoschden und andere materia

22、lspezifische Defekte. 3.2.8 Risslngenverhltnis a/c bei einem Anriss das Verhltnis der Risstiefe zur halben Risslnge 3.2.9 Risslngenverhltnis a/c bei einem Anriss in der Ecke das Verhltnis der Risstiefe zur Risslnge 3.2.10 Geschwindigkeit des Risswachstums Geschwindigkeit der nderung der Rissabmessun

23、g als Funktion der Lastwechselzahl oder der Zeit ANMERKUNG Beispielsweise da/dN, dc/dN, da/dt and dc/dt. 3.2.11 Verzgerung des Risswachstums Verringerung der Geschwindigkeit des Risswachstums aufgrund vorbergehender berlastung des geris-senen Bauteils 3.2.12 kritische Rissgre Rissgre, bei der die St

24、ruktur unter der maximal festgelegten Belastung versagt ANMERKUNG Die maximal festgelegte Belastung ist in vielen Fllen die Grenzbelastung, jedoch manchmal grer als die Grenzbelastung (z. B. bei festgestellten Fehlern, Verbundwerkstoffen und Glasgegenstnden) 3.2.13 kritischer Anfangsfehler CID kriti

25、sche (z. B. maximale) Anfangsrissgre, bei der die Struktur die festgelegte Anzahl von Laufzeiten berstehen kann 3.2.14 kritischer Spannungsintensittsfaktor Wert des Spannungsintensittsfaktors an der Spitze eines Risses, bei dem ein ungleichmiges Fortschreiten eines Risses festzustellen ist ANMERKUNG

26、 1 Dieser Wert wird auch als Bruchzhigkeit bezeichnet. Der Kennwert KICist die Bruchzhigkeit bei ebener Beanspruchung und eine dem Material eigene Eigenschaft. Bei anderen Spannungszustnden wird sie mit KCbezeichnet. Bei Analysen der Bruchmechanik wird ein unmittelbar bevorstehender Ausfall angenomm

27、en, wenn der angesetzte Spannungsintensittsfaktor seinen kritischen Wert, d. h. die Bruchzhigkeit, erreicht oder berschreitet. Siehe 3.2.25. DIN EN 16603-32-01:2014-10 6 ANMERKUNG 2 Der Begriff Bruchzhigkeit wird synonym verwendet. 3.2.15 Wechselbeanspruchung vernderliche Beanspruchung (oder vernder

28、licher Druck), die (der) durch die relative Gre von Belastung und Entlastung einer Struktur gekennzeichnet ist ANMERKUNG Beispiele dafr sind Belastungen aufgrund des Einschwingverhaltens, schwingungsakustische Erregung, Vibrieren, Druckzyklen und schwingende oder sich hin- und herbewegende mechanisc

29、he Teile. 3.2.16 Schwellenwert der Dehnung fr die Beschdigungstoleranz Hchstma der Beanspruchung von Verbundstrukturen, bei dessen Unterschreiten die mit den Gren zusammenhngende Beschdigung, die durch zerstrungsfreie Prfung (NDI, en: non-destructive inspection), spezielle Sichtprfung, Bewertung der

30、 Gefahr durch eine Beschdigung oder durch vorgegebene Mindestgren bei 106Zyklen (108Zyklen bei rotierender maschineller Ausrstung) festgestellt wurde, bei einem der Anwendung entsprechenden Lastverhltnis nicht wchst. ANMERKUNG 1 Die Beanspruchung ist der grte Absolutwert der Belastung in einem Lastz

31、yklus. ANMERKUNG 2 Der Schwellenwert der Dehnung fr die Beschdigungstoleranz ist abhngig von der Materialart sowie vom Verstrkungsmaterial und wird aus den Testdaten in der Designumgebung fr den geltenden oder ungnstigsten Typ und fr die Ausrichtung von Spannung und Fehler fr ein bestimmtes Design u

32、nd eine bestimmte Fehlergre bestimmt (z. B. die durch die VDT bestimmte Gre). 3.2.17 Beschdigungstoleranz Merkmal einer Struktur, bei der der Umfang der allgemeinen Beschdigung oder die Gre und Verteilung rtlicher Fehler, die whrend des Betriebs erwartet werden, oder beide nicht zu einer strukturell

33、en Verschlechterung bis unter die festgelegte Leistungsgrenze fhren 3.2.18 Defekt siehe Fehler“ (3.1) 3.2.19 festgestellter Fehler Fehler, der bekanntermaen im Bauteil vorhanden ist 3.2.20 Fail safe Ausfallsicherheit Designprinzip der Beschdigungstoleranz von Strukturen, bei dem eine Struktur durch

34、Redundanz sicherstellt, dass ein Ausfall eines Elements keinen generellen Ausfall der gesamten Struktur whrend der verbleibenden Lebensdauer verursacht 3.2.21 Verbindungselement Element zur Verbindung von Bauteilen und bertragung von Lasten zwischen ihnen ber einen Verbinder (siehe 3.1.23) 3.2.22 Er

35、mdung Gesamtheit der durch Wechselbeanspruchung verursachten irreversiblen Schden an Material und Strukturen ANMERKUNG 1 Ermdung kann Risse auslsen und erweitern, die dann die Festigkeit von Material und Struktur herabsetzen. ANMERKUNG 2 Beispiele fr das Ermdungsverhalten von das Material beeinfluss

36、enden Faktoren sind die Umgebung, Oberflchenbeschaffenheit und Bauteilabmessungen. DIN EN 16603-32-01:2014-10 7 3.2.23 rissgefhrdetes Bauteil Bauteil, das als rissgefhrdet eingestuft wurde 3.2.24 Bauteil mit durch Riss begrenzter Lebensdauer Bauteil, das zur Erfllung der Anforderungen an die Rissfor

37、tschrittsberwachung eine regelmige berprfung oder Ersatz erfordert 3.2.25 Bruchzhigkeit Materialbestndigkeit gegen die instabile Ausbreitung eines Risses ANMERKUNG Siehe kritischer Spannungsintensittsfaktor, 3.2.14. 3.2.26 Anfangsrissgre grter durch zerstrungsfreie Untersuchung bestimmter Riss, der

38、fr eine bruchmechanische Bewertung angenommen wird 3.2.27 Verbinder Element zur Verbindung von Bauteilen und bertragung von Lasten zwischen diesen 3.2.28 Lastverstrkungs-Index LEF Faktor, der auf das Belastungsspektrum der Ermdungstests anzuwenden ist, um mit den Tests eine festgelegte Zuverlssigkei

39、t und Sicherheit nachzuweisen ANMERKUNG 1 Der LEF hngt von Material oder Struktur, der Anzahl der zu prfenden Bauteile und der Dauer der Tests ab. ANMERKUNG 2 DBK-17F, Vol. 3, 7.6.3, enthlt einen Ansatz zur Berechnung des LEF fr Verbundstrukturen. 3.2.29 Lastfall Bedingung, Ereignis, Umgebung oder M

40、issionsphase, der/dem das Struktursystem ausgesetzt wird und die/das Lasten in der Struktur verursacht 3.2.30 Belastungsspektrum Darstellung der gesamten statischen und dynamischen Beanspruchungen, die fr ein Bauteil whrend dessen Einsatzdauer erwartet werden ANMERKUNG Das Belastungsspektrum wird au

41、ch mit Belastungsverlauf bezeichnet. 3.2.31 mechanische Beschdigung eingebrachter Fehler in einem Bauteil aus Verbundwerkstoff, der durch uere Einflsse verursacht wird, wie z. B. Oberflchenabnutzung, Schnitte oder Ste 3.2.32 mglicherweise rissgefhrdetes Bauteil PFCI Bauteil, bei dem das Entstehen od

42、er Fortschreiten von Rissen in Strukturelementen whrend der Lebensdaher zu einer extremen oder kritischen Gefhrdung fhren oder katastrophale gefhrliche Folgen fr NASA-STS/ISS haben kann. ANMERKUNG Druckbehlter und rotierende maschinelle Ausrstung werden immer als PFCI angesehen. Sie Bild 5.1. DIN EN

43、 16603-32-01:2014-10 8 3.2.33 R-Verhltnis Verhltnis der kleinsten zur grten Spannung 3.2.34 Eigenspannung in der Struktur vorhandene Spannung infolge der Verarbeitung des Materials, der Herstellung oder frherer Belastung 3.2.35 rotierende maschinelle Ausrstung rotierende mechanische Bauteile mit ein

44、er kinetischen Energie von mindestens 19 300 J oder mit einem Drehmoment von mindestens 136 Nms ANMERKUNG Der Wert der kinetischen Energie basiert auf 0,5 I2; dabei ist I das Trgheitsmoment, in kg/m2, und die Winkelgeschwindigkeit, in rad/s. 3.2.36 Safe life sichere Lebensdauer Designprinzip bei der

45、 berwachung des Rissfortschritts, bei dem der grte unerkannte Riss in einem Bauteil nicht zu einem Ausfall fhren darf, wenn das Teil einer Wechsel- oder Dauerbelastung in der whrend der Einsatzdauer vorliegenden Umgebung ausgesetzt wird 3.2.37 besondere NDI-Verfahren NDI-Verfahren, mit denen Risse o

46、der rissartige Fehler festgestellt werden knnen, die kleiner sind als Risse, die mit normalen NDI-Verfahren feststellbar sind, oder die nicht die Anforderungen an normale NDI-Verfahren erfllen ANMERKUNG 1 Siehe 10.4.2.1 und 10.4.3. ANMERKUNG 2 Besondere NDI-Verfahren sind nicht beschrnkt auf fluores

47、zierende Eindringprfung, Rntgen-, Ultraschall-, Wirbelstrom- und Magnetpulverprfungen. Siehe auch 10.4.2.2. 3.2.38 genormte NDI-Verfahren NDI-Verfahren an metallischen Materialien, fr die das erforderliche statistisch basierte Fehlernachweis-vermgen nachgewiesen wurde; siehe Tabelle 10.1 ANMERKUNG 1

48、 Siehe 10.4.2.1 und 10.4.3 fr genormte NDI-Verfahren. ANMERKUNG 2 Siehe 10.4.2.1e fr das erforderliche statistisch basierte Fehlernachweisvermgen. ANMERKUNG 3 Einschrnkungen zur Anwendbarkeit von genormten NDI-Verfahren auf rntgenographische NDI-Verfahren knnen 10.4.2.1f und 10.4.2.1g entnommen werd

49、en. ANMERKUNG 4 Die in diesem Dokument in Bezug genommenen genormten NDI-Verfahren sind auf fluoreszierende Eindringprfung, Rntgen-, Ultraschall-, Wirbelstrom- und Magnetpulverprfung begrenzt. 3.2.39 Spannungsrisskorrosion (SCC) Entstehung oder Fortschreiten eines Risses oder beides infolge des gleichz