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ポアソン数とは?ポアソン比との関係・計算と建築材料の値一覧

この記事の要点

ポアソン数(m)とは、ポアソン比(ν)の逆数(m = 1/ν)です。

ポアソン比νは「横ひずみ÷縦ひずみ」で定義されます。

鋼材のν≈0.3、コンクリートのν≈0.2が一般的な値です。

ポアソン数と比の換算・建築材料の値一覧(鋼材・コンクリート・木材)と、せん断弾性係数計算(G = E/(2(1+ν)))への使い方を解説します。

補足:縦ひずみ度と横ひずみ度の比がポアソン比なので、ポアソン数はその逆(縦÷横)になります。

この記事では、ポアソン数とは何か、ポアソン比とどう関係するのかを整理します。

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ポアソン数とは、ポアソン比の逆数です。ポアソン比が0.3のとき、ポアソン数は3.33ですね。


今回はポアソン数の意味、計算、例題、ポアソン比との関係について説明します。


ポアソン比の意味、ひずみ、横ひずみの意味を勉強しましょう。下記が参考になります。

ポアソン比 意味 縦弾性係数 ヤング率 材料特性 鋼 コンクリート

ひずみ・ひずみ度とは?意味・公式(ΔL/L)・単位・応力との関係を解説

ポアソン数とは?

ポアソン数は、ポアソン比の逆数です。鋼のポアソン比は0.3程度です。よって、ポアソン数は


1/0.3=3.33


ですね。ポアソン比は、横ひずみ度を縦ひずみ度で割った値です。


縦ひずみ度は、外力の作用方向に生じるひずみです。横ひずみ度は、外力の作用方向と直交方向に生じるひずみです。


横ひずみ度、縦ひずみ度(ひずみ度)の意味は下記が参考になります。

ひずみ・ひずみ度とは?意味・公式(ΔL/L)・単位・応力との関係を解説


よって、ポアソン数は「縦ひずみ度を横ひずみ度でわった値」です。

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ポアソン数の計算

ポアソン数の計算式は下記です。


m=1/ν


mはポアソン数、νはポアソン比です。ポアソン比の意味は、下記が参考になります。


また、νはΔL/Lで計算するので、


m=1/ν=1/ΔL/L=L/ΔL


です。


また、ひずみ度とポアソン数の関係を下式に示します。


ε'=-1/m×ε


ε'は横ひずみ度、mはポアソン数、εは縦ひずみ度です。

ポアソン数とポアソン比の例題

ポアソン数とポアソン比の関係を、例題を通して勉強しましょう。


下図をみてください。加力方向に10mmに伸び、加力直交方向に3mm縮みました。元の長さは200mm、元の部材直径を20mmとします。ポアソン比とポアソン数を計算してください。


ポアソン数とポアソン比の例題


まず縦ひずみ度と横ひずみを計算します。


縦ひずみ度=10/200=0.05

横ひずみ度=3/20=0.15


よって、ポアソン比は


ν=0.15/0.05=3.0


です。ポアソン数は、上記の逆数をとればよいので、


m=1/ν=0.33


です。ポアソン比の意味は、下記が参考になります。

ポアソン比 意味 縦弾性係数 ヤング率 材料特性 鋼 コンクリート

混同しやすい用語

ポアソン比(ν)

横ひずみ度÷縦ひずみ度。鋼では約0.3、コンクリートでは約0.2。

ポアソン数(m)

ポアソン比の逆数(m=1/ν)。縦ひずみ度÷横ひずみ度。鋼では約3.33。

縦ひずみ度・横ひずみ度

縦ひずみは外力の作用方向、横ひずみは直交方向に生じるひずみ。方向を混同しないよう注意。

ポアソン数を整理した表を示します。

項目内容備考
ポアソン比ν横ひずみ度÷縦ひずみ度鋼:約0.3、コンクリート:約0.2
ポアソン数mm=1/ν(ポアソン比の逆数)鋼:約3.33
関係式ε'=-1/m×εε':横ひずみ度、ε:縦ひずみ度

まとめ

今回はポアソン数について説明しました。意味が理解頂けたと思います。ポアソン数は、ポアソン比の逆数です。縦ひずみ度と横ひずみ度の関係と併せて理解しましょう。下記が参考になります。

ポアソン比 意味 縦弾性係数 ヤング率 材料特性 鋼 コンクリート

ひずみ・ひずみ度とは?意味・公式(ΔL/L)・単位・応力との関係を解説

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理解度チェック

Q.

ポアソン数とは何ですか?ポアソン比との関係は?

答えを見る

ポアソン比νの逆数(m=1/ν)です。ポアソン比は横ひずみ度÷縦ひずみ度なので、ポアソン数はその逆で縦ひずみ度÷横ひずみ度になります。例えばポアソン比0.3のときポアソン数は1/0.3=3.33です。

Q.

縦ひずみ度と横ひずみ度とは何ですか?

答えを見る

縦ひずみ度は外力の作用方向に生じるひずみ、横ひずみ度は外力の作用方向と直交方向に生じるひずみです。横ひずみ度を縦ひずみ度で割った値がポアソン比になります。

Q.

建築材料のポアソン比の一般的な値は?

答えを見る

鋼材はν≈0.3、コンクリートはν≈0.2が一般的な値です。ポアソン比はせん断弾性係数の計算(G=E/(2(1+ν)))にも用います。

ハナダユキヒロ

この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務。2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営(16年以上)。著書「わかる構造力学」「わかる構造力学(改訂版)」(工学社)。

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