Štvorcová rúra VS obdĺžniková rúra, ktorý tvar je odolnejší?
Rozdiel vo výkone medziobdĺžniková trubicaaštvorcová trubicaV inžinierskych aplikáciách je potrebné komplexne analyzovať z viacerých mechanických hľadísk, ako je pevnosť, tuhosť, stabilita a únosnosť.
1. Pevnosť (odolnosť proti ohybu a krúteniu)
Pevnosť v ohybe:
Obdĺžniková rúra: Pri ohybovom zaťažení pozdĺž smeru dlhej strany (smer výšky) je moment zotrvačnosti prierezu väčší a odolnosť voči ohybu je výrazne lepšia ako pri štvorcovej rúre.
Napríklad, pevnosť v ohybe obdĺžnikovej rúry s rozmermi 100 × 50 mm v smere dlhšej strany je vyššia ako pevnosť v ohybe štvorcovej rúry s rozmermi 75 × 75 mm.
Štvorcová rúra: Moment zotrvačnosti je rovnaký vo všetkých smeroch a ohybový výkon je symetrický, ale jeho hodnota je zvyčajne menšia ako hodnota pozdĺžneho smeru obdĺžnikovej rúry pri rovnakej ploche prierezu.
Záver: Ak je smer zaťaženia jasný (napríklad nosníková konštrukcia), obdĺžniková rúra je lepšia; ak je smer zaťaženia premenlivý, štvorcová rúra je vyváženejšia.
Torzná pevnosť:
Torzná konštanta štvorcovej rúry je vyššia, rozloženie torzného napätia je rovnomernejšie a torzná odolnosť je lepšia ako u obdĺžnikovej rúry. Napríklad torzná odolnosť štvorcovej rúry s rozmermi 75 × 75 mm je výrazne vyššia ako u obdĺžnikovej rúry s rozmermi 100 × 50 mm.
Záver: Keď je dominantné torzné zaťaženie (napríklad prevodový hriadeľ), sú lepšie štvorcové rúry.
2. Tuhosť (schopnosť odolnosti voči deformácii)
Ohybová tuhosť:
Tuhosť je úmerná momentu zotrvačnosti. Obdĺžnikové rúry majú vyššiu tuhosť v smere dlhšej strany, čo je vhodné pre scenáre, ktoré musia odolávať jednosmernému vychýleniu (napríklad mostné nosníky).
Štvorcové rúry majú symetrickú obojsmernú tuhosť a sú vhodné pre viacsmerové zaťaženia (napríklad stĺpy).
Záver: Požiadavky na tuhosť závisia od smeru zaťaženia. Pre jednosmerné zaťaženie zvoľte obdĺžnikové rúry; pre obojsmerné zaťaženie zvoľte štvorcové rúry.
3. Stabilita (odolnosť voči vzperu)
Lokálne vzpery:
Obdĺžnikové rúry majú zvyčajne väčší pomer šírky k hrúbke a tenkostenné časti sú náchylnejšie na lokálne vybočenie, najmä pri tlakovom alebo šmykovom zaťažení.
Štvorcové rúry majú vďaka svojmu symetrickému prierezu lepšiu lokálnu stabilitu.
Celkové vzperné vybočenie (Eulerovo vzperné vybočenie):
Vzperné zaťaženie súvisí s minimálnym polomerom ohybu prierezu. Polomer ohybu štvorcových rúr je rovnaký vo všetkých smeroch, zatiaľ čo polomer ohybu obdĺžnikových rúr v smere krátkej strany je menší, čo ich robí náchylnejšími na vybočenie.
Záver: Pre tlakové prvky (ako sú stĺpy) sa uprednostňujú štvorcové rúry; ak je smer dlhej strany obdĺžnikovej rúry obmedzený, možno to kompenzovať konštrukciou.
4. Únosnosť (axiálne a kombinované zaťaženie)
Axiálna kompresia:
Únosnosť súvisí s plochou prierezu a pomerom štíhlosti. Pri rovnakej ploche prierezu majú štvorcové rúry vyššiu únosnosť vďaka väčšiemu polomeru otáčania.
Kombinované zaťaženie (kombinované stlačenie a ohyb):
Obdĺžnikové rúry môžu využiť optimalizované usporiadanie, keď je smer ohybového momentu jasný (napríklad vertikálne zaťaženie na dlhej strane); štvorcové rúry sú vhodné pre obojsmerné ohybové momenty.
5. Ďalšie faktory
Využitie materiálu:
Obdĺžnikové rúry sú efektívnejšie a šetria materiál, keď sú vystavené jednosmernému ohybu; štvorcové rúry sú ekonomickejšie pri viacsmerovom zaťažení.
Pohodlie pripojenia:
Vďaka symetrii štvorcových rúrok sú uzlové spojenia (ako napríklad zváranie a skrutky) jednoduchšie; pri obdĺžnikových rúrkach je potrebné zohľadniť smerovosť.
Aplikačné scenáre:
Obdĺžnikové rúry: stavebné nosníky, ramená žeriavov, podvozky vozidiel (zrozumiteľný smer zaťaženia).
Štvorcové rúry: stĺpy budov, priestorové priehradové nosníky, mechanické rámy (viacsmerové zaťaženie).
Čas uverejnenia: 28. mája 2025
