Почему фюзеляжи с двойными пузырями не вызывают серьезных проблем с усталостью?

В ответ на мои предыдущие два вопроса о проблемах усталости или ее отсутствии, создаваемых бугорками в самолетах с двойным пузырем ( Stratocruiser , DC-9-80 ), я получил ряд ответов о том, как наличие нагрузки - несущий пол, прикрепленный к выступам фюзеляжа в виде пленки между двумя примыкающими мыльными пузырями, сводит на нет любую подверженность усталости, которую в противном случае могли бы вызвать выступы.

Например, этот ответ @MaxPower на вопрос Stratocruiser:

Это не тип острого угла, концентрирующий напряжение. Это естественная форма, которая позволяет деталям находиться в приятном плавном натяжении при минимальной энергии. Если вы сделаете эластичный резиновый шар с разделительной мембраной, образующей две камеры, и надуете его, вы получите аналогичную форму распределения нагрузки.

И эти двое из вопроса DC-9-80, один из них от @JohnK:

Это не концентратор стресса; это как раз наоборот. Что вы упускаете из виду, так это то, что сам пол в защемленной части образует натяжной мост, который позволяет получить более или менее «овальный» круг, сохраняя при этом растягивающую нагрузку на обшивку и раму, как если бы это был чистый круг.

Если бы у меня был резиновый воздушный шар, наполненный воздухом, и я мог бы протянуть нить внутри от одной стороны к другой, прикрепленную к стенкам воздушного шара, а затем втянуть нить, чтобы сжать стороны воздушного шара в восьмерку. профиль , у меня было бы то же самое. Все нагрузки на обшивки остаются в напряжении, как и на балки перекрытий (струны).

а другой @Nyos:

Ответ - мыльные пузыри:

[изображение]

Они заполнены воздухом с немного более высоким давлением, и когда они прикреплены друг к другу, между ними есть плоская «армирующая» часть. (см. рисунок) Это похоже на вашу структуру в стиле «прикрепленных кругов с армированием между ними». (фюзеляж постоянного тока)

И я примерно понимаю, о чем они говорят, но самолеты, вообще говоря, сделаны не из мыльной пленки, а, скорее, из (в основном) алюминиевых сплавов (в случае большинства самолетов Boeing) или армированных волокном пластиков ( в случае Airbus и более новых самолетов Boeing), оба из которых, в отличие от мыльных пленок, подвержены усталостному растрескиванию. Я понимаю, что несущий пол, натянутый между выступами, должен поддерживать их и делать область выступов не более уязвимой к усталости, чем любая другая часть фюзеляжа, но мне кажется, что это действительно сработает, только если пол имеет точно такие же механические свойства (эластичность, предел текучести и т. д.), что и у внешнего прочного корпуса, что несколько маловероятно. ¹

Например, если пол более растяжим, чем прочный корпус, повышение давления в самолете должно привести к тому, что он раздуется наружу вокруг тропика Козерога, вызывая значительные изгибающие напряжения в местах выступов (хотя, по общему признанию, меньшие, чем в отсутствие пол):

(Зеленые стрелки указывают, что и в каких направлениях расширяется. Красные стрелки указывают направление результирующих изгибающих напряжений в областях выступов.)

Или, если прочный корпус более растяжим, чем пол, верхняя и нижняя части корпуса должны раздуваться наружу, снова вызывая значительные изгибающие напряжения в выступах (хотя на этот раз в противоположном направлении):

(Зеленая и красная стрелки служат той же цели, что и на предыдущем изображении.)

Как и почему это не проблема на практике?

¹ : Например, прочный корпус должен, как следует из названия, противостоять радиальным и кольцевым напряжениям, создаваемым герметизацией кабины, в то время как пол кабины должен противостоять только продольным напряжениям от того же (поэтому полы самолетов нуждаются в выдувных вентиляционных панелях, чтобы сохранить быстрая или взрывная декомпрессия грузового отсека из-за обрушения пола и разрыва проложенных по полу тросов управления полетом ); поскольку материалы по-разному реагируют на нагрузки по-разному, одному из двух, вероятно, потребуется более прочная структура, чем другому, что сделает его более жестким и менее эластичным. Кроме того, среда коррозии, которой подвергаются пол и прочный корпус, значительно различаются для большинства самолетов, что, вероятно, приводит к тому, что один из них подвергается коррозии (становится слабее и менее жестким) быстрее, чем другой.