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機械強度
(一門工程科學技術)
鎖定
機械強度簡介
機械強度指金屬或非金屬材料在載荷作用下抵抗變形和破壞的能力。除了有拉伸強度外,還有抗彎強度、抗壓強度、抗扭強度、抗剪強度共五種。工程上最常用的強度是拉伸強度。拉伸強度與其他強度之間有一定的換算關係,通過材料的拉伸強度值,可以近似計算出其他強度值。
機械強度分類
抗壓強度(compressive strength)代號σbc,指外力是壓力時的強度極限。
機械強度測定方法
工業上在靜態條件下測定機械強度有下面幾種方法。
機械強度抗壓強度
抗壓強度又稱耐壓強度或壓碎強度。這是測定單個載體顆粒抗壓強度的常用方法。它使用一種帶上下移動水平板(頂板)的設備。通過不斷增加樣品顆粒的負載,直至破裂為止,記錄其壓碎負荷。通常至少取十幾次試驗的平均值作為抗壓強度。
當然,破碎的機理還是比較複雜的,並受壓板形狀及片劑的長度與直徑之比的影響。抗壓強度可用下式計算:
σD=P/F=4P/πd2=P/0.875d2
式中σD ——抗壓強度,kgf/cm2;
P ——壓碎負荷,kgf;
d ——顆粒試樣平均直徑,cm。
上述計算式只適用於垂直壓碎試驗,這時試樣片劑兩端平面與兩片平而硬的壓片接觸而壓碎。
另一種抗壓強度測定法,是將試樣置於兩板間沿着片劑徑向施壓,並用下式計算:
σm=P/L
式中σm ——側向抗壓強度,kgf/cm;
P ——壓碎負荷,kgf;
L ——樣品承受負荷長度,cm。
機械強度刀刃硬度
這種方法是採用帶有0.3mm刀刃的刀來代替平板,然後將要測試的許多片劑分別放在刀刃下方,再在刀刃上施加1kg重的力,記錄施加1kg力時試樣破碎百分數。以後再分別按每1kg的壓力增值進行同樣操作,直至所有試樣破碎至10kg的壓力為止,記錄破碎情況。
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機械強度不規則形狀載體的抗壓強度
對於具有不規則形狀而無結構破壞的載體或小粒徑載體,可以在特製的圓筒中裝一活塞,然後通過活塞對試樣加一定負荷。以後再取出樣品測定其通過一定網目的質量百分數,再以質量百分數細粉來表示試樣的抗壓強度。這種測定方法有時也稱堆積強度測定法。
測定載體機械強度時,如拉西環、直徑大於1cm的錠片、或直徑45mm以上的球,可以採用單粒測試方法,為使測得數據有代表性,測量數一般不應少於50粒。對於條狀載體應切成3~5mm,以保證平均值重現性能≥95%。對於小粒徑載體,最好採用堆積強度測定法。
機械強度磨耗率
為了知道載體制成催化劑後在運輸過程及反應過程所能具有的抗磨損強度,或對載體本身所具有的抗磨損強度,可採用旋轉磨損筒試驗測定載體的磨耗率。右圖1示出了ASTM磨損試驗用磨耗筒的結構示意圖。磨耗筒的內徑為254mm,長度152mm,內裝長度與簡體相等、徑向高度為51mm的擋板。簡體前端有一頂蓋,防止磨損試驗時生成的細粉外逸。網筒置於旋轉軸上可使圓筒成徑向旋轉,旋轉速度為60r/min。
試驗結束後將試樣倒在規定的標準篩上進行篩分。則磨耗率可用下式計算:
η=W-W1/W×100%
式中η——載體的磨耗率;
W ——磨損試驗前載體樣品質量,g;
機械強度原理
抗拉強度指試樣在拉伸過程中,在拉斷時所承受的最大力(Fb),除以試樣原橫截面積(So)所得的應力(σ),稱為抗拉強度(σb),單位為N/mm2(MPa)。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的最大能力。
材料的機械強度包括拉伸、壓縮、彎曲、剪切、衝擊、疲勞等。通過對陶瓷和金屬機械強度的測試,可瞭解不同種類材料在機械強度方面的差異,掌握材料強度的測試原理與計算方法。
機械強度評價
斷裂強度評價包括線彈性斷裂強度評價、彈塑性斷裂強度評價、裂紋擴展壽命估算。
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機械強度期刊
機械強度簡述
機械強度期刊信息
主管單位:中國機械工業聯合會
主 編:王長路
郵政編碼:450052
國際標準刊號:ISSN 1001-9669
國內統一刊號:CN 41-1134/TH
郵發代號:36-76
單 價:30.00
定 價:180.00
機械強度獲獎情況
2002年12月獲河南省第五屆優秀科技期刊二等獎
1999年6月獲國家機械工業局機械行業優秀科技期刊二等獎
1999年2月獲河南省第三屆優秀科技期刊二等獎
機械強度國外數據庫收錄
美國應用力學評論
美國化學文摘
- 參考資料
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- 1. 朱洪法編著.催化劑載體制備及應用技術. 北京:石油工業出版社,2014.10 :45~47
- 2. 機械強度學科發展趨勢 .中國知網.2005-08-30[引用日期2018-02-04]
- 3. 中國機械強度與振動研究的現狀——基於文獻計量學的分析 .中國知網.2012-10-15[引用日期2017-05-11]
- 4. 機械強度 .中國知網.2005-08-30[引用日期2017-05-11]