泊松比(英文:Poisson's ratio),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比值,也叫横向变形系数。 由 法国 科学家泊松(SimeonDenisPoisson,1781-1840)提出并命名,它是反映材料横向变形的弹性 常数 。 泊松比通常为正值,表示当材料进行轴向拉伸时,大多数固体会经受侧向的收缩 。但也存在泊松比为零,甚至为负的材料,例如超过300种晶体在受拉时横向膨胀,压缩时横向收缩。
理论上,各向同性材料的三个弹性常数杨氏模量E、剪切模量G、泊松比v中,只有两个是独立的,它们之间的关系为G=E/[2(1+v)]。
起源
由 法国 力学家泊松(SimeonDenis Poisson ,1781-1840)提出。是反映材料横向变形的弹性 常数 ,常用μ表示。为一由试验测定的 无因次量 。对 各向同性 材料, 弹性模量 E和泊松比是两个基本材料 常数 ,可确定材料的弹性性质。
他在1829年发表的《弹性体平衡和运动研究报告》一文中,用分子间相互作用的理论导出弹性体的 运动方程 ,发现在弹性介质中可以传播 纵波 和 横波 ,并且从理论上推演出各向同性弹性杆在受到纵向拉伸时,横向收缩应变与纵向伸长应变之比是一常数,其值为四分之一。
横向变形与泊松比
若在弹性范围内加载,横向应变εx与纵向应变εy之间存在下列关系:
εx=-νεy
式中ν为材料的一个弹性 常数 ,称为泊松比。
材料的泊松比
材料沿载荷方向产生伸长(或缩短)变形的同时,在垂直于载荷的方向会产生缩短(或伸长)变形。垂直方向上的应变εl与载荷方向上的应变ε之比的负值称为材料的泊松比。以v表示泊松比,则v=-ε1/ε。在材料弹性变形阶段内,v是一个 常数 。理论上, 各向同性 材料的三个弹性常数E、G、v中,只有两个是独立的,因为它们之间存在如下关系:
G=E/[2(1+v)]。
材料的泊松比一般通过试验方法测定。
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。
弹性模量与泊松比
声波 是物质运动的一种形式,它是由物质的机械运动而产生,并通过 质点 间的相互作用将振动由近及远地传递而传播。声波测井发射的声波能量较小,作用时间短,岩石不会产生塑性变形,可以近似地看作弹性介质,在声振动作用下能产生弹性形变,所以岩石既能传播质点运动方向与传播方向平行的 纵波 ,又能传播质点运动方向与传播方向垂直的 横波 。当声波强度在1~5W/cm(在几个至十几个 大气压 下)范围内时,岩体的形变和 应力 呈 线性关系 ,可以用 虎克 定律和 波动方程 来描述。