Warum verursachen Double-Bubble-Rümpfe keine ernsthaften Ermüdungsprobleme?

Als Antwort auf meine beiden vorherigen Fragen zu Ermüdungsproblemen oder deren Fehlen, die durch die Höcker in Flugzeugen mit Doppelblasenrumpf ( Stratocruiser , DC -9-80 ) verursacht wurden, erhielt ich eine Reihe von Antworten darüber, wie das Vorhandensein einer Last ist Ein an den Rumpfhöckern angebrachter Lagerboden im Stil der Folie zwischen zwei aneinanderstoßenden Seifenblasen negiert jegliche Ermüdungsanfälligkeit, die die Höcker sonst erzeugen könnten.

Zum Beispiel diese Antwort von @MaxPower auf die Stratocruiser-Frage:

Es ist nicht der spannungskonzentrierende Typ einer scharfen Ecke. Das ist die natürliche Form, die es den Teilen ermöglicht, bei niedrigster Energie in einer schönen glatten Spannung zu sein. Wenn Sie einen elastischen Gummiballon mit einer Trennmembran herstellen, die zwei Kammern bildet, und ihn aufblasen, erhalten Sie eine ähnliche lastverteilende Form.

Und diese beiden aus der DC-9-80-Frage, eine davon von @JohnK:

Es ist kein Stresskonzentrator; es ist genau das Gegenteil. Was Sie vermissen, ist, dass der Boden selbst an dem eingeklemmten Teil eine Spannungsbrücke bildet, die einen mehr oder weniger "ovalen" Kreis ermöglicht und gleichzeitig die Spannungsbelastung auf den Fellen und Rahmen aufrechterhält, als wäre es ein reiner Kreis.

Wenn ich einen mit Luft gefüllten Gummiballon hätte und in der Lage wäre, eine Schnur innen von einer Seite zur anderen zu führen, die an den Wänden des Ballons befestigt ist, und dann die Schnur einzuziehen, um die Seiten des Ballons in ein Achterprofil zu drücken , ich hätte das gleiche. Alle Lasten auf den Häuten sind immer noch unter Spannung, ebenso wie die überbrückenden Bodenbalken (die Saite).

und das andere von @Nyos:

Die Antwort sind Seifenblasen:

[Bild]

Sie sind mit Luft mit etwas höherem Druck gefüllt, und wenn sie aneinander befestigt sind, haben sie einen ebenen "verstärkungsähnlichen" Teil zwischen sich. (siehe Bild) Dies ähnelt Ihrer Struktur im Stil "befestigte Kreise mit Verstärkung dazwischen". (DC-Rumpf)

Und ich verstehe irgendwie, worauf sie hinauswollen, aber Flugzeuge bestehen im Allgemeinen nicht aus Seifenfilmen, sondern aus (hauptsächlich) Aluminiumlegierungen (im Fall der meisten Boeing-Flugzeuge) oder faserverstärkten Kunststoffen ( im Fall von Airbus und neueren Boeing-Flugzeugen), die beide im Gegensatz zu Seifenfilmen anfällig für Ermüdungsrisse sind. Ich verstehe, dass der zwischen den Höckern gespannte tragende Boden sie stützen und den Höckerbereich nicht anfälliger für Ermüdung machen soll als jeder andere Teil des Rumpfes, aber es scheint mir, als würde das nur wirklich funktionieren, wenn der Boden hat genau die gleichen mechanischen Eigenschaften (Elastizität, Streckgrenze etc.) wie der äußere Druckkörper, was eher unwahrscheinlich ist. ¹

Wenn zum Beispiel der Boden dehnbarer ist als der Druckkörper, sollte die Druckbeaufschlagung des Flugzeugs dazu führen, dass es sich um den Wendekreis des Steinbocks nach außen aufbläht, was zu erheblichen Biegespannungen in den Höckerbereichen führt (obwohl zugegebenermaßen weniger als ohne erzeugt würden). ein Boden):

(Die grünen Pfeile zeigen an, was sich in welche Richtungen ausdehnt. Die roten Pfeile zeigen die Richtung der resultierenden Biegespannungen an den Höckerbereichen.)

Oder, wenn der Druckkörper dehnbarer als der Boden ist, sollten sich die oberen und unteren Lappen des Rumpfes nach außen aufblähen, was wiederum erhebliche Biegespannungen in den Höckern verursacht (obwohl diesmal in die entgegengesetzte Richtung):

(Die grünen und roten Pfeile dienen genau dem gleichen Zweck wie beim vorherigen Bild.)

Wie und warum ist das in der Praxis kein Problem?

¹ : Zum Beispiel muss der Druckkörper, wie der Name schon sagt, Radial- und Umfangsspannungen widerstehen, die durch die Kabinendruckbeaufschlagung erzeugt werden, während der Kabinenboden nur Längsspannungen davon widerstehen muss (weshalb Flugzeugböden Blowout-Vent-Paneele benötigen, um zu halten eine schnelle oder explosionsartige Dekompression des Frachtraums, die dazu führt, dass der Boden zusammenbricht und im Boden verlegte Flugsteuerungskabel durchtrennt werden ); Da Materialien unterschiedlich auf unterschiedliche Belastungen reagieren, benötigt eines der beiden wahrscheinlich eine kräftigere Struktur als das andere, wodurch es steifer und weniger dehnbar wird. Außerdem unterscheiden sich die Korrosionsumgebungen, denen der Boden und der Druckkörper ausgesetzt sind, bei den meisten Flugzeugen erheblich, was wahrscheinlich dazu führt, dass eines schneller korrodiert (und schwächer und weniger starr wird) als das andere.