사각형 튜브와 직사각형 튜브, 어느 모양이 더 내구성이 좋은가요?
1. 강도(굽힘 및 비틀림 저항성)
굽힘 강도:
직사각형 관: 긴 변 방향(높이 방향)으로 굽힘 하중을 받을 때 단면 관성 모멘트가 더 크고 굽힘 저항성이 사각 관보다 현저히 우수합니다.
예를 들어, 100×50mm 직사각형 튜브의 긴 변 방향의 굽힘 강도는 75×75mm 정사각형 튜브의 굽힘 강도보다 높습니다.
사각관: 관성모멘트는 모든 방향에서 동일하고 굽힘성능은 대칭적이지만, 그 값은 일반적으로 동일 단면적에서 사각관의 긴 변 방향의 값보다 작습니다.
결론: 하중 방향이 명확한 경우(예: 보 구조)에는 직사각형 관이 더 좋고, 하중 방향이 가변적인 경우 정사각형 관이 더 균형이 잘 맞습니다.
비틀림 강도:
사각관은 사각관보다 비틀림 상수가 더 높고, 비틀림 응력 분포가 더 균일하며, 비틀림 저항성이 더 우수합니다. 예를 들어, 75×75mm 사각관의 비틀림 저항성은 100×50mm 사각관보다 훨씬 강합니다.
결론: 비틀림 하중이 지배적인 경우(예: 변속축)에는 사각 튜브가 더 좋습니다.
2. 강성(변형 방지 능력)
굽힘 강성:
강성은 관성 모멘트에 비례합니다. 직사각형 튜브는 긴 변 방향으로 강성이 더 높아, 단방향 처짐을 견뎌야 하는 경우(예: 교량 보)에 적합합니다.
정사각형 튜브는 대칭적인 양방향 강성을 가지고 있으며 다방향 하중(예: 기둥)에 적합합니다.
결론: 강성 요건은 하중 방향에 따라 달라집니다. 단방향 하중에는 직사각형 튜브를 선택하고, 양방향 하중에는 정사각형 튜브를 선택하십시오.
3. 안정성(좌굴저항성)
국부 좌굴:
직사각형 튜브는 일반적으로 폭 대 두께 비율이 크고, 얇은 벽의 부품은 특히 압축이나 전단 하중을 받을 때 국부 좌굴이 발생하기 쉽습니다.
정사각형 튜브는 대칭적인 단면으로 인해 국부적 안정성이 더 좋습니다.
전체 좌굴(오일러 좌굴):
좌굴 하중은 단면의 최소 회전 반경과 관련이 있습니다. 사각관의 회전 반경은 모든 방향에서 동일한 반면, 사각관의 짧은 변 방향 회전 반경은 더 작아 좌굴 발생 가능성이 더 높습니다.
결론: 압축 부재(예: 기둥)에는 사각형 튜브가 더 적합합니다. 직사각형 튜브의 긴 변 방향이 제한되는 경우 설계를 통해 보상할 수 있습니다.
4. 지지력(축방향 및 복합하중)
축 압축:
지지력은 단면적과 세장비와 관련이 있습니다. 동일한 단면적에서 사각관은 회전 반경이 크기 때문에 지지력이 더 높습니다.
결합 하중(압축과 굽힘의 결합):
직사각형 튜브는 굽힘 모멘트 방향이 명확한 경우(긴 면에 수직 하중이 걸리는 경우) 최적화된 레이아웃의 이점을 활용할 수 있고, 정사각형 튜브는 양방향 굽힘 모멘트에 적합합니다.
5. 기타 요인
재료 활용:
직사각형 튜브는 단방향으로 굽힐 때 더 효율적이며 재료를 절약할 수 있고, 사각형 튜브는 다방향 하중에서 더 경제적입니다.
연결 편의성:
정사각형 튜브의 대칭성으로 인해 노드 연결(용접 및 볼트 등)이 더 간단하지만, 직사각형 튜브는 방향성을 고려해야 합니다.
적용 시나리오:
직사각형 튜브: 건물 보, 크레인 암, 차량 섀시(하중 방향 명확).
사각관: 건물 기둥, 공간 트러스, 기계 프레임(다방향 하중).
게시 시간: 2025년 5월 28일
