Сравнение прочности круглой и профильной трубы
При одинаковой площади сечения труба любой формы прочнее любого сплошного прута. Если диаметр сечения сплошного прута и трубы одинаков, то прут прочнее. С прочностью труб круглого и квадратного сечения при условии одинаковой толщины стенки, площади сечения и материала все не так просто. Потому что сопротивление нагрузкам различного типа отличается.
При равных параметрах прочность трубы круглого и квадратного сечения не отличается. Поэтому при выборе лучше руководствоваться вопросами удобства работы и доступности. Но есть и множество нюансов, о которых ниже.
Прочность трубы круглого сечения
Круглые трубы лучше противостоят нагрузкам кручения, потому что не имеют ребер, которые становятся местом скопления напряжения. В остальном прочность зависит от схемы крепления отрезка трубы и нагрузок, которые будут на него действовать:
- сосредоточенные или распределенные;
- переменные или постоянные;
- статические или динамические.
Нагрузки различаются и по направлению: поперечные на изгиб, продольные на сжатие или растяжение, осевые на скручивание.
К примеру, при нагрузках на изгиб у круглой трубы не будет четких границ между зонами с различным типом напряжения. Нижняя часть трубы будет сжиматься, верхняя — растягиваться, а боковые — испытают минимальную нагрузку. По крайней мере, пока усилие не достигнет критического значения, и труба сложится.
Прочность профильной трубы квадратного и прямоугольного сечения
Главное отличие профильной трубы заключается в наличии четырех ребер, которые более устойчивы к нагрузкам на изгиб. Из-за прочности ребер критическое значение сжатия нижней грани и растяжения верхней немного выше. Особенно, если усилие прикладывается перпендикулярно паре узких граней трубы с прямоугольным сечением.
С другой стороны, ребра профиля аккумулируют напряжение в небольших по площади точках. К тому же плоские грани выступают в роли дополнительного рычага для скручивания. Сопротивляемость сжатию и растяжению в большей степени зависит от свойств материала, чем от конфигурации сечения.
Таким образом, сравнивать прочность круглой и профильной трубы напрямую не имеет смысла. Оба типа материалов созданы для выполнения определенных функций, в соответствии с которыми их и следует использовать. Если же точные расчеты все необходимы, то лучше обратиться к специалистам в области сопротивления материалов.