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令和元年度・基礎科目 I-3-4

体積が変わらない弾性体のポアソン比

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解説

ポイント

体積が変わらない弾性体のポアソン比を,体積ひずみ=0 から求める問題です。

考え方と解き方

体積ひずみは3方向の垂直ひずみの和です。これが 0 なら体積は変わりません。

どんな応力でも成り立つ条件なので,σxx だけが働く場合で考えれば十分です。

  • 縦のひずみ εxx=σxx/E
  • 横のひずみ εyy と εzz はどちらも -νσxx/E
和:ε=(1-2ν)σxx/E
  • σxx≠0 なので,ε=0 になるには 1-2ν=0
  • ν=1/2。σyy,σzz が働く時も同じ形なので,どんな組合せでも体積は変わりません。答えは ④ 1/2

ほかの選択肢

③(1/3):金属に近い値ですが,1-2ν=1/3 で体積は変わります。

⑤(1):1-2ν=-1 で,引っぱると体積が減る形になります。

覚えておくこと

  • 体積ひずみ=3方向の垂直ひずみの和=(1-2ν)×(垂直応力の和)/E
  • 体積が変わらない材料(ゴムなど)は ν=0.5
  • ポアソン比は,縦に伸びた割合に対する横に縮む割合

出典:令和元年度 技術士第一次試験 基礎科目 I-3-4(公益社団法人日本技術士会) ジャンル:力学