泊松比

在材料科学和固体力学中,泊松比符号ν(nu)是泊松效应的量度【来自维基百科】,国内很多学术文章上泊松比符合有使用ν 也有使用μ,这里以维基百科为准。

泊松比是指材料在单向受拉或受压时,横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值,也叫横向变形系数,它是反映材料横向变形的弹性常数,大多数声学材料的泊松比在0.29到0.34之间(没有单位)。

[公式]

泊松比定义为材料受拉伸或压缩力时,材料会发生变形,而其横向应变与纵向应变的比率,是一无量纲的物理量。当材料在一个方向被压缩,它会在与该方向垂直的另外两个方向伸长,这就是泊松现象,泊松比是用来反映泊松现象的无量纲的物理量。

泊松比一般是正值,表示在一方向拉伸后,在其他方向收缩。不过也存在泊松比为零(在一方向拉伸后,在其他方向的尺寸不变),其至为负的材料(在一方向拉伸后,在其他方向的尺寸膨胀,拉胀材料)。

泊松比
什么是泊松比
  • 诸如铝的各向同性材料将只有一个泊松比,像钛这样的正交各向异性材料将具有三个泊松比。
  • 泊松比不受温度的影响,泊松比影响谐振器的调谐和均匀性。
  • 泊松比的变化范围在0~0.5之间,材料越硬,泊松比就越小;材料越软,泊松比就越高。
  • 具有低泊松比的材料将具有低的泊松耦合,因此在所有其他条件相同的情况下,将具有出色的换能器均匀性。

除了泊松比外,材料的另外一个力学参数为弹性模量,它反映了材料的刚(硬)度,弹性模量为应力-应变之间的比例常数。

[公式]

泊松效应的应用

泊松效应对加压管流领域具有相当大影响,当管道内的空气或液体处于高压状态时,,它会对管道内部施加均匀的力,从而在管道材料内产生环向应力。由于泊松效应,这种环向应力会导致管道直径增加,长度略有减少。特别是长度的减少会对管道接头产生明显的影响,因为对于串联连接管道的每一个部分都会受到影响。紧固的接头可能会被拉开或以其他方式容易发生故障。

尽管历史上出于其他原因(包括其惰性、不渗透性、灵活性、密封能力和弹性)选择软木密封酒瓶,但是泊松比为零的软木具有更多的优点。当软木塞插入瓶子中时,尚未插入的上部在轴向压缩时直径不会扩大。将软木塞插入瓶子所需的力仅来自软木塞和瓶子之间由于软木塞的径向压缩而产生的摩擦力。例如,如果塞子由橡胶制成(泊松比约为 1/2),则需要较大的附加力来克服橡胶塞上部的径向膨胀。

泊松比为0的软木瓶塞
泊松比为0的软木瓶塞

大多数汽车修理工都知道,很难将橡胶软管(例如冷却液软管)从金属管短管上拉下来,因为拉动的张力会导致软管的直径收缩,从而紧紧抓住短管。使用宽扁刀片可以更轻松地将软管从短管上推出。

软木塞的泊松比约为0,钢材泊松比约为0.25,水由于不可压缩,泊松比为0.5,岩石的泊松比一般为0.2~0.3。

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