Tubo cadrado VS tubo rectangular, cal é a forma máis duradeira?
A diferenza de rendemento entretubo rectangularetubo cadradonas aplicacións de enxeñaría debe ser analizado exhaustivamente desde múltiples perspectivas mecánicas, como a resistencia, a rixidez, a estabilidade e a capacidade de carga.
1. Resistencia (resistencia á flexión e á torsión)
Resistencia á flexión:
Tubo rectangular: cando se somete a unha carga de flexión ao longo da dirección do lado longo (dirección da altura), o momento de inercia da sección é maior e a resistencia á flexión é significativamente mellor que a do tubo cadrado.
Por exemplo, a resistencia á flexión dun tubo rectangular de 100 × 50 mm na dirección do lado longo é maior que a dun tubo cadrado de 75 × 75 mm.
Tubo cadrado: o momento de inercia é o mesmo en todas as direccións e o rendemento de flexión é simétrico, pero o seu valor adoita ser menor que o da dirección do lado longo do tubo rectangular baixo a mesma área de sección transversal.
Conclusión: Se a dirección da carga é clara (como unha estrutura de viga), o tubo rectangular é mellor; se a dirección da carga é variable, o tubo cadrado está máis equilibrado.
Resistencia á torsión:
A constante de torsión do tubo cadrado é maior, a distribución da tensión de torsión é máis uniforme e a resistencia á torsión é mellor que a do tubo rectangular. Por exemplo, a resistencia á torsión do tubo cadrado de 75 × 75 mm é significativamente maior que a do tubo rectangular de 100 × 50 mm.
Conclusión: Cando a carga torsional é dominante (como no eixe de transmisión), os tubos cadrados son mellores.
2. Rixidez (capacidade antideformación)
Rixidez á flexión:
A rixidez é proporcional ao momento de inercia. Os tubos rectangulares teñen unha maior rixidez na dirección do lado longo, o que é axeitado para escenarios que precisan resistir a deflexión unidireccional (como as vigas das pontes).
Os tubos cadrados teñen unha rixidez bidireccional simétrica e son axeitados para cargas multidireccionais (como columnas).
Conclusión: Os requisitos de rixidez dependen da dirección da carga. Escolla tubos rectangulares para cargas unidireccionais; escolla tubos cadrados para cargas bidireccionais.
3. Estabilidade (resistencia á flexión)
Pandeo local:
Os tubos rectangulares adoitan ter unha maior relación ancho-grosor, e as pezas de paredes delgadas son máis propensas á pandeo local, especialmente baixo cargas de compresión ou cizallamento.
Os tubos cadrados teñen mellor estabilidade local debido á súa sección transversal simétrica.
Pandeo xeral (pandeo de Euler):
A carga de flexión está relacionada co raio mínimo de xiro da sección transversal. O raio de xiro dos tubos cadrados é o mesmo en todas as direccións, mentres que o raio de xiro dos tubos rectangulares na dirección do lado curto é menor, o que os fai máis propensos á flexión.
Conclusión: Os tubos cadrados son os preferibles para os elementos de compresión (como os piares); se a dirección do lado longo do tubo rectangular está restrinxida, pódese compensar mediante o deseño.
4. Capacidade de soporte (cargas axiais e combinadas)
Compresión axial:
A capacidade portante está relacionada coa área da sección transversal e a relación de esvelteza. Coa mesma área da sección transversal, os tubos cadrados teñen unha maior capacidade portante debido ao seu maior radio de xiro.
Carga combinada (compresión e flexión combinadas):
Os tubos rectangulares poden aproveitar a disposición optimizada cando a dirección do momento de flexión é clara (como a carga vertical no lado longo); os tubos cadrados son axeitados para momentos de flexión bidireccionais.
5. Outros factores
Utilización de materiais:
Os tubos rectangulares son máis eficientes e aforran materiais cando se someten a flexión unidireccional; os tubos cadrados son máis económicos baixo cargas multidireccionais.
Comodidade de conexión:
Debido á simetría dos tubos cadrados, as conexións de nós (como a soldadura e os parafusos) son máis sinxelas; os tubos rectangulares deben ter en conta a direccionalidade.
Escenarios de aplicación:
Tubos rectangulares: vigas de edificios, brazos de grúa, chasis de vehículos (dirección clara da carga).
Tubos cadrados: columnas de edificios, celosías espaciais, estruturas mecánicas (cargas multidireccionais).
Data de publicación: 28 de maio de 2025
