Ruudukujuline toru vs ristkülikukujuline toru, kumb kuju on vastupidavam?
Jõudluse erinevusristkülikukujuline torujakandiline toruInsenerirakendustes tuleb põhjalikult analüüsida mitmest mehaanilisest vaatenurgast, näiteks tugevus, jäikus, stabiilsus ja kandevõime.
1. Tugevus (painde- ja väändekindlus)
Paindetugevus:
Ristkülikukujuline toru: Kui painutuskoormust rakendatakse pikisuunas (kõrguse suunas), on sektsiooni inertsimoment suurem ja painutuskindlus on oluliselt parem kui ruudukujuline toru.
Näiteks on 100 × 50 mm ristkülikukujulise toru paindetugevus pikisuunas suurem kui 75 × 75 mm ruudukujulise toru paindetugevus.
Ruudukujuline toru: inertsimoment on igas suunas sama ja painutusjõudlus on sümmeetriline, kuid selle väärtus on tavaliselt väiksem kui sama ristlõikepindalaga ristkülikukujulise toru pika külje suuna väärtus.
Järeldus: Kui koormuse suund on selge (näiteks talakonstruktsioon), on ristkülikukujuline toru parem; kui koormuse suund on muutuv, on ruudukujuline toru tasakaalustatum.
Väändetugevus:
Ruudukujulise toru väändekonstant on suurem, väändepinge jaotus on ühtlasem ja väändekindlus on parem kui ristkülikukujulisel torul. Näiteks 75 × 75 mm ruudukujulise toru väändekindlus on oluliselt suurem kui 100 × 50 mm ristkülikukujulisel torul.
Järeldus: Kui väändkoormus on domineeriv (näiteks ülekandevõllil), on kandiline toru parem valik.
2. Jäikus (deformatsioonivastane võime)
Painutusjäikus:
Jäikus on proportsionaalne inertsimomendiga. Ristkülikukujulistel torudel on pikisuunas suurem jäikus, mis sobib olukordades, kus on vaja vastu pidada ühesuunalisele läbipaindele (näiteks sillatalad).
Ruudukujulistel torudel on sümmeetriline kahesuunaline jäikus ja need sobivad mitmesuunaliste koormuste (näiteks postide) jaoks.
Kokkuvõte: Jäikusnõuded sõltuvad koormuse suunast. Ühesuunaliste koormuste korral valige ristkülikukujulised torud; kahesuunaliste koormuste korral valige ruudukujulised torud.
3. Stabiilsus (paindekindlus)
Kohalik kõverdumine:
Ristkülikukujulistel torudel on tavaliselt suurem laiuse ja paksuse suhe ning õhukeseinalised osad on altid lokaalsele kõverdumisele, eriti surve- või nihkekoormuste korral.
Ruudukujulistel torudel on oma sümmeetrilise ristlõike tõttu parem lokaalne stabiilsus.
Kogu kõverdumine (Euleri kõverdumine):
Nõtkekoormus on seotud ristlõike minimaalse väänderaadiusega. Ruudukujuliste torude väänderaadius on igas suunas sama, samas kui ristkülikukujuliste torude väänderaadius lühikese külje suunas on väiksem, mistõttu on need kõverdumisele vastuvõtlikumad.
Kokkuvõte: Surveelementide (näiteks sammaste) puhul on eelistatud ruudukujulised torud; kui ristkülikukujulise toru pikisuunaline suund on piiratud, saab seda konstruktsiooniga kompenseerida.
4. Kandevõime (aksiaal- ja kombineeritud koormused)
Aksiaalne kokkusurumine:
Kandevõime on seotud ristlõikepindala ja saleduse suhtega. Sama ristlõikepindala korral on kandiliste torude kandevõime suurema pöörderaadiuse tõttu suurem.
Kombineeritud koormus (kombineeritud surve ja painutamine):
Ristkülikukujulised torud saavad optimeeritud paigutusest kasu, kui paindemomendi suund on selge (näiteks vertikaalne koormus pikal küljel); ruudukujulised torud sobivad kahesuunaliste paindemomentide jaoks.
5. Muud tegurid
Materjali kasutamine:
Ristkülikukujulised torud on ühesuunalise painutamise korral tõhusamad ja säästavad materjali; ruudukujulised torud on mitmesuunalise koormuse korral ökonoomsemad.
Ühenduse mugavus:
Ruudukujuliste torude sümmeetria tõttu on sõlmede ühendused (näiteks keevitamine ja poldid) lihtsamad; ristkülikukujuliste torude puhul tuleb arvestada suunaga.
Rakendusstsenaariumid:
Ristkülikukujulised torud: ehitustalad, kraana nooled, sõiduki šassiid (selge koormussuund).
Ruudukujulised torud: hoonepostid, ruumisõrestikud, mehaanilised raamid (mitmesuunalised koormused).
Postituse aeg: 28. mai 2025
