机械强度指材料受外力作用时，其单位面积上所能承受的最大负荷。一般用抗弯（抗折）强度、抗拉（抗张）强度、抗压强度、抗冲击强度等来表示。机械结构强度学是一门工程科学技术 , 一般来自于生产并为生产服务的科学理论与技术才有意义和价值。

 

简介
机械强度指金属或非金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。除了有拉伸强度外，还有抗弯强度、抗压强度、抗扭强度、抗剪强度共五种。工程上最常用的强度是拉伸强度。拉伸强度与其他强度之间有一定的换算关系，通过材料的拉伸强度值，可以近似计算出其他强度值。

 

分类
机械强度分为抗压强度、抗折强度、抗拉强度。
抗压强度（compressive strength）代号σbc，指外力是压力时的强度极限。
抗折强度指材料单位面积承受弯矩时的极限折断应力。

 

 

测定方法

 

工业上在静态条件下测定机械强度有下面几种方法。

 

抗压强度
抗压强度又称耐压强度或压碎强度。这是测定单个载体颗粒抗压强度的常用方法。它使用一种带上下移动水平板（顶板）的设备。通过不断增加样品颗粒的负载，直至破裂为止，记录其压碎负荷。通常至少取十几次试验的平均值作为抗压强度。
当然，破碎的机理还是比较复杂的，并受压板形状及片剂的长度与直径之比的影响。抗压强度可用下式计算：
σD=P/F=4P/πd2=P/0.875d2
　　式中σD ——抗压强度，kgf/cm2；
　　P ——压碎负荷，kgf；
　　d ——颗粒试样平均直径，cm。
上述计算式只适用于垂直压碎试验，这时试样片剂两端平面与两片平而硬的压片接触而压碎。
另一种抗压强度测定法，是将试样置于两板间沿着片剂径向施压，并用下式计算：
σm=P/L
　　式中σm ——侧向抗压强度，kgf/cm；
　　P ——压碎负荷，kgf；
　　L ——样品承受负荷长度，cm。

 

刀刃硬度
这种方法是采用带有0.3mm刀刃的刀来代替平板，然后将要测试的许多片剂分别放在刀刃下方，再在刀刃上施加1kg重的力，记录施加1kg力时试样破碎百分数。以后再分别按每1kg的压力增值进行同样操作，直至所有试样破碎至10kg的压力为止，记录破碎情况。

 

不规则形状载体的抗压强度
对于具有不规则形状而无结构破坏的载体或小粒径载体，可以在特制的圆筒中装一活塞，然后通过活塞对试样加一定负荷。以后再取出样品测定其通过一定网目的质量百分数，再以质量百分数细粉来表示试样的抗压强度。这种测定方法有时也称堆积强度测定法。
测定载体机械强度时，如拉西环、直径大于1cm的锭片、或直径45mm以上的球，可以采用单粒测试方法，为使测得数据有代表性，测量数一般不应少于50粒。对于条状载体应切成3～5mm，以保证平均值重现性能≥95%。对于小粒径载体，最好采用堆积强度测定法。

 

磨耗率
为了知道载体制成催化剂后在运输过程及反应过程所能具有的抗磨损强度，或对载体本身所具有的抗磨损强度，可采用旋转磨损筒试验测定载体的磨耗率。右图示出了ASTM磨损试验用磨耗筒的结构示意图。磨耗筒的内径为254mm，长度152mm，内装长度与简体相等、径向高度为51mm的挡板。简体前端有一顶盖，防止磨损试验时生成的细粉外逸。网筒置于旋转轴上可使圆筒成径向旋转，旋转速度为60r/min。
试验时先将100g样品经150℃烘干1h，经在保干器中冷却至室温后再放入分析天平上精确称量，称准至0.001g。然后将试样迅速放入洁净的磨耗筒中。旋紧顶盖并夹放在旋转轴上进行30min磨损试验。
试验结束后将试样倒在规定的标准筛上进行筛分。则磨耗率可用下式计算：
η=W-W1/W×100%
　　式中η——载体的磨耗率；
　　W ——磨损试验前载体样品质量，g；
　　W1 ——磨损试验后载体样品质量，g。

 

 

原理
当外力与物体轴线相垂直，物体受外力作用后先呈弯曲到折断瞬间的极限抵抗能力称为抗折强度（或称抗弯强度）。经验抗压强度是抗折强度的2倍，抗折强度是抗拉强度的2倍。
抗拉强度指试样在拉伸过程中，在拉断时所承受的最大力（Fb），除以试样原横截面积（So）所得的应力（σ），称为抗拉强度（σb），单位为N/mm2（MPa）。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。
材料的机械强度包括拉伸、压缩、弯曲、剪切、冲击、疲劳等。通过对陶瓷和金属机械强度的测试，可了解不同种类材料在机械强度方面的差异，掌握材料强度的测试原理与计算方法。
机械结构强度学是一门工程科学技术，一般来自于生产并为生产服务的科学理论与技术才有意义和价值。

 

评价
机械强度评价包括静刚度评价、静强度评价、疲劳强度评价、断裂强度评价四部分内容。
静刚度评价包括等直杆件扭转刚度评价、受弯梁的弯曲强度评价、薄板受弯曲载荷作用静刚度评价、薄壳变形计算；
静强度评价包括常规设计静强度评价、极限设计静强度评价、热应力强度评价；
疲劳强度评价包括名义应力无限寿命设计、名义应力有限寿命设计、名义应力疲劳寿命估算、局部应力－应变法疲劳寿命估算；
断裂强度评价包括线弹性断裂强度评价、弹塑性断裂强度评价、裂纹扩展寿命估算。