Tiub persegi VS tiub segi empat tepat, bentuk manakah yang lebih tahan lama?
Perbezaan prestasi antaratiub segi empat tepatdantiub segi empat samadalam aplikasi kejuruteraan perlu dianalisis secara menyeluruh daripada pelbagai perspektif mekanikal seperti kekuatan, kekukuhan, kestabilan, dan kapasiti galas.
1. Kekuatan (rintangan lentur dan kilasan)
Kekuatan lenturan:
Tiub segi empat tepat: Apabila dikenakan beban lentur di sepanjang arah sisi panjang (arah ketinggian), momen inersia bahagian lebih besar, dan rintangan lenturan jauh lebih baik daripada tiub segi empat sama.
Sebagai contoh, kekuatan lenturan tiub segi empat tepat 100×50mm dalam arah sisi panjang adalah lebih tinggi daripada tiub persegi 75×75mm.
Tiub segi empat sama: Momen inersia adalah sama dalam semua arah, dan prestasi lenturan adalah simetri, tetapi nilainya biasanya lebih kecil daripada arah sisi panjang tiub segi empat tepat di bawah kawasan keratan rentas yang sama.
Kesimpulan: Jika arah beban jelas (seperti struktur rasuk), tiub segi empat tepat adalah lebih baik; jika arah beban berubah, tiub persegi lebih seimbang.
Kekuatan kilasan:
Pemalar kilasan tiub persegi lebih tinggi, taburan tegasan kilasan lebih seragam, dan rintangan kilasan lebih baik daripada tiub segi empat tepat. Sebagai contoh, rintangan kilasan tiub persegi 75×75mm adalah jauh lebih kuat daripada tiub segi empat tepat 100×50mm.
Kesimpulan: Apabila beban kilasan dominan (seperti aci penghantaran), tiub persegi adalah lebih baik.
2. Kekakuan (keupayaan anti-ubah bentuk)
Kekakuan lenturan:
Kekakuan adalah berkadar dengan momen inersia. Tiub segi empat tepat mempunyai kekukuhan yang lebih tinggi dalam arah sisi yang panjang, yang sesuai untuk senario yang perlu menahan pesongan satu arah (seperti rasuk jambatan).
Tiub segi empat sama mempunyai kekakuan dua arah simetri dan sesuai untuk beban berbilang arah (seperti lajur).
Kesimpulan: Keperluan kekakuan bergantung pada arah beban. Pilih tiub segi empat tepat untuk beban satu arah; pilih tiub segi empat sama untuk beban dua arah.
3. Kestabilan (rintangan lekuk)
Lekuk tempatan:
Tiub segi empat tepat biasanya mempunyai nisbah lebar-ke-tebalan yang lebih besar, dan bahagian berdinding nipis lebih terdedah kepada lekuk tempatan, terutamanya di bawah beban mampatan atau ricih.
Tiub persegi mempunyai kestabilan tempatan yang lebih baik kerana keratan rentas simetrinya.
Lengkokan keseluruhan (Euler buckling):
Beban lengkok adalah berkaitan dengan jejari minimum kilasan keratan rentas. Jejari kilasan tiub segi empat sama adalah sama dalam semua arah, manakala jejari kilasan tiub segi empat tepat dalam arah sisi pendek adalah lebih kecil, menjadikannya lebih terdedah kepada lengkok.
Kesimpulan: Tiub persegi lebih disukai untuk anggota mampatan (seperti tiang); jika arah sisi panjang tiub segi empat tepat dikekang, ia boleh dikompensasikan dengan reka bentuk.
4. Keupayaan galas (beban paksi dan gabungan)
Mampatan paksi:
Keupayaan galas berkaitan dengan luas keratan rentas dan nisbah kelangsingan. Di bawah kawasan keratan rentas yang sama, tiub segi empat sama mempunyai kapasiti galas yang lebih tinggi kerana jejari pusingannya yang lebih besar.
Beban gabungan (gabungan mampatan dan lenturan):
Tiub segi empat tepat boleh mengambil kesempatan daripada susun atur yang dioptimumkan apabila arah momen lentur jelas (seperti beban menegak pada sisi panjang); tiub segi empat sama sesuai untuk momen lentur dua arah.
5. Faktor lain
Penggunaan bahan:
Tiub segi empat tepat lebih cekap dan menjimatkan bahan apabila tertakluk kepada lenturan satu arah; tiub persegi lebih menjimatkan di bawah beban pelbagai arah.
Kemudahan sambungan:
Oleh kerana simetri tiub persegi, sambungan nod (seperti kimpalan dan bolt) adalah lebih mudah; tiub segi empat tepat perlu mengambil kira arah.
Senario aplikasi:
Tiub segi empat tepat: rasuk bangunan, lengan kren, casis kenderaan (arah beban yang jelas).
Tiub persegi: tiang bangunan, kekuda ruang, bingkai mekanikal (beban berbilang arah).
Masa siaran: Mei-28-2025
