概要
材料が一方向に圧縮または伸長されると、他の2つの直角方向に変形が生じます。この現象はポアソン効果と呼ばれます。
ポアソン比は、1つの軸に沿った変形と他の2つの垂直軸に沿った変形との関係を記述します。ポアソン比は次の式で与えられる無次元量です:
$$\nu= – \frac {\epsilon_t}{\epsilon_a}$$
ここで
- \(\nu\)：ポアソン比
- \(\epsilon_t\) , \(\epsilon_a\)：それぞれ横方向と軸方向のひずみで、荷重は軸方向のみにかかります。
SimScaleでは、この比率はマテリアル(Materials)タブで指定します。材料がマテリアルライブラリにない場合、値を編集することができます。
ポアソン比の範囲は-1から0.5です。縦軸に正のひずみを受けると、材料の横ひずみが正になり、断面積が増加します。
スチールやアルミニウムなどのほとんどの金属は、0.2～0.35の値を持ち、圧縮性があると考えられています。ゴムや一部の発泡体などの材料の値は0.5で、非圧縮性と見なされます。
一般的な材料のポアソン比
| 材料 | ポアソン比 |
| ゴム | 0.4999 |
| マグネシウム | 0.252-0.289 |
| チタン | 0.265-0.34 |
| 銅 | 0.33 |
| アルミニウム合金 | 0.32 |
| 粘土 | 0.3-0.45 |
| ステンレス鋼 | 0.3-0.31 |
| 鋳鉄 | 0.21-0.26 |
| コンクリート | 0.1-0.2 |
| ガラス | 0.18-0.3 |
| コルク | 0.0 |
| 発泡スチロール | 0.10-0.50 |
| 砂 | 0.20-0.455 |
注
ポアソン比の値を0.5に設定することは収束の問題につながるので避けてください。この場合、代わりに0.499を使用してください。
ポアソン比の応用
- 流体圧の高い流体を運ぶパイプラインでは、内壁にかなりの力がかかり、内径がわずかに大きくなったり、パイプの長さがわずかに短くなったりすることがあります。これにより、漏水や断線のリスクが高まります。
- 長期間の衝撃吸収のための発泡スチロールのようなパッキング材料の製造。
- 医療用ニーパッドやスポーツ用シューズへの補助材料の使用。
最終更新日: 2025年1月7日