ポアソン比 (記号 ν または nu) または荷重の方向に垂直な変形の尺度である材料の機械的特性です。言い換えると、横方向または横方向の歪み (x 方向) と軸方向または縦方向の歪み (y 方向) の比の負の値です。
この比率は、フランスの物理学者で数学者のシメオン ポアソンにちなんで名付けられました。 ポアソン効果を測定します 、これは加えられた力に垂直な方向に材料が圧縮される傾向です。たとえば輪ゴムは、伸ばすと細くなり、縮めると太くなります。
簡単に言えば、ポアソン比は、材料が圧縮されると厚くなり、引き伸ばされると薄くなる能力を測定します。
ポアソン比の式
ポアソン比の式に負の符号が含まれている理由は、単位のないスカラー値が正であるためです。 引張変形下のほとんどの材料に適用されます。式の書き方は複数あります:
ポアソン比 (ν) =横ひずみ / 縦ひずみ =– d εトランス /d ε軸 =- d εlat /d ε長い
ここでひずみ ε 長さの変化を元の長さで割ったものです:
ε =ΔL/L
ポアソン比の意味
ほとんどの材料のポアソン比の値は 0.0 から 0.5 の間です。
ゴムのような柔らかい素材のポアソン比の値は 0.5 に近くなります。通常、スチールと硬質ポリマーの値は約 0.3 です。通常、多孔質材料のポアソン比の値はゼロに近くなります。これは、圧縮すると折りたたまれるためです。
オーセティック マテリアル 負のポアソン比値を持ちます。つまり、伸ばすと太く、縮めると薄くなります。折り紙で折られた素材と特定の結晶はオーセチック素材です。
ポアソン比は材料の定数ですか?
ポアソン比は、ほとんどの材料の弾性限界内で比較的一定です。例外があります。
ポアソン比は、伸びと圧縮で必ずしも同じではありません。また、比率は等方性でも異方性でもよい。線形等方性材料の場合、変形は材料の軸に関係なく同じです。異方性材料の場合、ポアソン比は応力軸とひずみ軸に依存します。
通常、ポアソン比は、特定のピーク温度まで、温度とともに徐々に増加します。ほとんどの場合、温度の変化は横ひずみと軸ひずみの両方に影響するため、全体的な影響は小さくなります。
ポアソン比値の表
この表は、さまざまな材料の代表的なポアソン比の値を示しています:
| 素材 | ポアソン比 |
|---|---|
| コルク | 0.0 |
| 泡 | 0.10-0.50 |
| グラス | 0.18-0.30 |
| コンクリート | 0.1-0.2 |
| 砂 | 0.2-0.455 |
| マグネシウム | 0.252-0.289 |
| チタン | 0.265-0.34 |
| ステンレス | 0.30-0.31 |
| 粘土 | 0.30-0.45 |
| アルミニウム合金 | 0.32 |
| 銅 | 0.33 |
| ゴールド | 0.42-0.44 |
| ラバー | 0.5 |
オーゼティック マテリアル
オーセティック マテリアルまたはオーセティックスは、負のポアソン比を示します。伸ばすと厚くなります。オーセティクスの例には、特定の分子、高分子、バルク材料、および結晶が含まれます。通常、オーセティクスは高い耐破壊性とエネルギー吸収性を備えています。これにより、衝撃吸収材、梱包材、ボディ アーマーとして役立ちます。
オーゼティック マテリアルの例を次に示します。
- 結晶 Li、Na、K、Cu、Fe、およびその他の多くの金属元素
- グラフェン
- 生きている骨 (おそらく)
- 腱
- ほとんどの種類の紙
- ある種のポリテトラフルオロエチレン (Gore-Tex など)
参考文献
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