Квадратна цевка наспроти правоаголна цевка, која форма е потрајна?
Разликата во перформансите помеѓуправоаголна цевкаиквадратна цевкаво инженерските апликации треба сеопфатно да се анализира од повеќе механички перспективи како што се цврстина, крутост, стабилност и носивост.
1. Јачина (отпорност на свиткување и торзија)
Јачина на свиткување:
Правоаголна цевка: Кога е подложена на оптоварување на свиткување по должината на долгата страна (насока на висина), моментот на инерција на пресекот е поголем, а отпорноста на свиткување е значително подобра од онаа на квадратната цевка.
На пример, цврстината на свиткување на правоаголна цевка од 100×50 mm во насока на долгата страна е поголема од онаа на квадратна цевка од 75×75 mm.
Квадратна цевка: Инерцискиот момент е ист во сите насоки, а перформансите на свиткување се симетрични, но неговата вредност е обично помала од онаа на долгата странична насока на правоаголната цевка под истата површина на пресек.
Заклучок: Ако насоката на оптоварување е јасна (како што е структурата на гредата), правоаголната цевка е подобра; ако насоката на оптоварување е променлива, квадратната цевка е поизбалансирана.
Јачина на торзија:
Торзионата константа на квадратната цевка е поголема, распределбата на торзиониот напон е порамномерна, а отпорноста на торзија е подобра од онаа на правоаголната цевка. На пример, отпорноста на торзија на квадратната цевка од 75×75 mm е значително посилна од онаа на правоаголната цевка од 100×50 mm.
Заклучок: Кога торзионалното оптоварување е доминантно (како што е менувачкото вратило), квадратните цевки се подобри.
2. Вкочанетост (способност против деформација)
Цврстина при свиткување:
Цврстината е пропорционална на моментот на инерција. Правоаголните цевки имаат поголема цврстина во насоката на долгата страна, што е погодно за сценарија каде што треба да се спротивстави на еднонасочното отклонување (како што се мостовните греди).
Квадратните цевки имаат симетрична двонасочна цврстина и се погодни за повеќенасочни оптоварувања (како што се столбови).
Заклучок: Барањата за цврстина зависат од насоката на оптоварување. Изберете правоаголни цевки за еднонасочни оптоварувања; изберете квадратни цевки за двонасочни оптоварувања.
3. Стабилност (отпорност на свиткување)
Локално извиткување:
Правоаголните цевки обично имаат поголем сооднос ширина-дебелина, а деловите со тенкоѕидни ѕидови се повеќе склони кон локално извиткување, особено под компресија или смолкнување.
Квадратните цевки имаат подобра локална стабилност поради нивниот симетричен пресек.
Вкупно извиткување (Ојлерово извиткување):
Оптоварувањето на свиткување е поврзано со минималниот радиус на свиткување на пресекот. Радиусот на свиткување на квадратните цевки е ист во сите насоки, додека радиусот на свиткување на правоаголните цевки во насока на кратката страна е помал, што ги прави посклони кон свиткување.
Заклучок: Квадратните цевки се претпочитаат за компресивни елементи (како што се столбовите); ако насоката на долгата страна на правоаголната цевка е ограничена, таа може да се компензира со дизајн.
4. Носивост (аксијални и комбинирани оптоварувања)
Аксијална компресија:
Носивоста е поврзана со површината на напречниот пресек и коефициентот на виткост. Под иста површина на напречниот пресек, квадратните цевки имаат поголема носивост поради нивниот поголем радиус на вртење.
Комбинирано оптоварување (комбинирана компресија и свиткување):
Правоаголните цевки можат да го искористат оптимизираниот распоред кога насоката на моментот на свиткување е јасна (како што е вертикалното оптоварување на долгата страна); квадратните цевки се погодни за двонасочни моменти на свиткување.
5. Други фактори
Користење на материјал:
Правоаголните цевки се поефикасни и заштедуваат материјали кога се подложени на еднонасочно свиткување; квадратните цевки се поекономични под повеќенасочни оптоварувања.
Удобност за поврзување:
Поради симетријата на квадратните цевки, врските со јазли (како што се заварувањето и завртките) се поедноставни; правоаголните цевки треба да ја земат предвид насоченоста.
Сценарија за примена:
Правоаголни цевки: градежни греди, краци на кран, шасија на возило (јасна насока на оптоварување).
Квадратни цевки: градежни столбови, просторни решетки, механички рамки (повеќенасочни товари).
Време на објавување: 28 мај 2025 година
