负泊松比拉胀材料相关资料收集

负泊松比（拉胀）材料相关资料收集

一、概述

泊松比是基本的材料参数之一，衡量了固体在垂直加载方向变形与加载方向变形之间的比值，变化范围在0。5与-1之间。

下表是一些材料的典型泊松比值：

Material poisson's ratio

rubber ~ 0。50

gold 0。42

saturated clay 0。40–0。50

magnesium 0。35

titanium 0。34

copper 0。33

aluminium-alloy 0。33

clay 0。30–0。45

stainless steel 0。30–0。31

steel 0。27–0。30

cast iron 0。21–0。26

sand 0。20–0。45

concrete 0。20

glass 0。18–0。3

foam 0。10–0。40

cork ~ 0。00

auxetics negative

泊松比作为基本的弹性常数，可以由体积模量K和剪切模量G的比值来确定，满足如下关系：

这意味着泊松比实际上表征了材料在载荷作用下发生形状畸变或者体积变形之间的竞争。

通常情况下，材料具有正的泊松比(Positive Poisson Ratio)，即材料在受到纵向拉伸时，横向尺寸收缩。如果横向尺寸变大，这种材料就是负泊松比（Negative Poisson Ratio，简称为NPR或Auxetic）材料。

二、历史

1982年，Ashby首次指出具有细胞状结构的材料，在变形时，能产生负的泊松比。人们也已经发现合成材料能够产生负泊松比的现象，如：“可再入”泡沫材料、多孔聚合物、聚合物层压材料。

从分子设计出发合成负泊松比材料少有报道。Evans于1991年用分子模拟技术，利用分子内的自由体积，从几何结构出发，设计了一种可能产生NPR效应的二维分子网络结构，提供了一个从分子水平裁剪泊松比的例子。1997年，Griffin 提出了一种基于主链型液晶高分子NPR材料的模型（Fig。 1），随后又从理论上计算了这种分子模型产生负泊松比时横向液晶基元需要满足的尺寸条件。

受Griffin分子模型的启发，通过液晶共聚酯实现负泊松比效应的尝试，合成了一系列有望具有负泊松比效应的液晶共聚酯（Fig。 2）。

三、实例

聚乙烯醇(PVA)水凝胶

具有特殊多孔结构，除有高含水性、高弹性、化学稳定性、对小分子的透过性以及良好的生物相容性，还具有负泊松比效应的可设计性，可作为软骨、椎间盘、肌肉韧带等软组织的替代植入修复材料，应用在生物医用材料领域，缓解动脉硬化、血栓等血管疾病对人体造成的危害。虽然人们已对一些生物组织和生物材料的负泊松比效应进行了研究，但迄今为止还没有出现临床应用的生物功能拉胀材料的相关报道；在关于多孔聚乙烯醇(PVA)水凝胶出现负泊松比效应的微观结构、形态与形变机理等方面，国内外研究较少，对相关的材料体系缺乏充分的实验数据和理论依据。

液晶高分子聚酯阻燃PVC

经分子设计，通过2，5—二对烷氧基苯酰氧基对苯二酚、4，4&apos；—二羟基—αω—二苯氧基癸烷和4，4&apos；—癸二酰氧基二苯甲酰氯之间的缩合反应合成了一系列具有负泊松比潜能的液晶共聚酯。

所有聚合物的熔点都非常低，表明合成的一系列液晶聚合物非常容易进入液晶态，并且液晶场能够很好地保存到室温。另外，所得聚合物的分解温度都高于聚合物的清亮点，这为负泊松比材料的加工提供了条件。

基于A.C.griffin的分子模型，对向列型液晶高分子的负泊松比进行了计算。经过对负泊松比产生机理和液晶高分子特征的理解，首次提出了近晶C相液晶高分子也具有产生NPR效应的能力，建立了近晶C相液晶高分子产生负泊松比的分子模型，并且对其负泊松比进行了理论计算。除此之外，以降低成本和提高综合性能为目的，详细分析了PVC矿用整芯输送带的糊体和覆盖胶配方。对各种因素和添加剂对PVC糊和覆盖胶粘度的影响，以及所有改进配方的粘度、阻燃性能、表面电阻和力学性能进行了详细的分析，最终得到了即能够大幅度降低成本又能够提高产品综合性能的配方。

一种具有负泊松比性能的试件，该试件是在基底材料内嵌入多个弧形体，试件左右两侧的弧形体呈镜像对称分布，同一侧的弧形体弯曲弧度相同，等间隔分布。弧形体的弹性模量、刚度与基底材料不同，在试件的基底材料固化过程中，在试件的受力方向上嵌入弧形体，或者在试件的基底材料固化后，拔出在试件的受力方向上嵌入的弧形体，或者在整块基底材料的试件上，通过强化、机械加工出弧形体，或者通过化学反应形成弧形体。弧形体包含纤维增强弧形体，气泡削弱弧形体，弧形状的缝隙，多级弯曲弧形体，多弧度弯曲弧形体，鱼鳞状弧形体。该试件在弧形体切向受拉时其垂直方向有膨胀性，受压时其垂直方向有收缩和挤缩性，可广泛应用于复合板材、深水作业、航天航空等领域。

四、前景

拉胀材料乃负泊松比材料的简称，意指材料受拉伸时其垂直方向有膨胀，而受挤压时有收缩。拉胀高分子材料是八十年代末和九十年代初才出现的新型结构和功能材料。世界上第一个拉胀材料发明专利，是由美国材料学家R。Lakes于1987年取得的，是由普通的聚氨酯泡沫塑料再加工制得。此专利后经英国材料力学家F Scarpa进一步改进，于2005年又申请了专利。同年，中国的第一个拉胀天然复合材料(向日葵杆芯)专利也由中科院化学所的潘则林、赵萍、王才提出申请，并于2007年6月获得授权。经过近二十年的努力，目前拉胀材料已经成为世界各主要国家瞄准的前沿研究领域，2005年还在英国举办了国际首届拉胀材料大会。

早在100多年前科学家就发现具有负泊松比效应的材料具有特殊而优异的力学性。近十年，负泊松比材料的相关研究报道已经引起了学术界的关注，负泊松比材料的制备和工程化成为当前以及今后较长一段时间内高分子材料科学与工程领域的一个重要研究课题。

五、关于拉胀

⒈拉胀是什么？

"拉胀"一词意为"受拉膨胀"或"一拉就胀"，译自英文auxetic，是英国材料学家K·E·埃文斯代表利物浦大学-ICI-剑桥大学联合研究小组在1991年发表于《自然》杂志上的一篇通讯中建议代指"负泊松比"的。科学上，拉胀材料即负泊松比材料，具有受拉时其垂直方向有膨胀（拉胀性）和（或）受挤压时收缩（挤缩性）的力学特性。拉胀聚合物（auxetic polymer）是近十余年才出现的新型高分子材料。

通常人们拉伸橡皮条时可看到橡皮条变细，但如果问自然界是否存在受拉变粗的物品，其答案又如何呢？其实，要回答这个问题，只需换个角度看我国古代雨伞便可。如果将推开雨伞的举动换成沿伞柄反方向穿过伞面拉伸其支架套杆的行动，便获得世界上最古老的拉胀伞（即两端一拉就胀开的伞）。当然，今日高分子材料特别是塑料的广泛应用，已经使得一种由塑料制成的拉胀玩具 - 缩胀球风靡全球。

关于拉胀机理的理论研究都是设法将材料微观上的某种运动及结构变化与宏观的体积变化关联起来。主要有两个方向，一个是以有序排列的微结构为出发点，另一个是处理无规结构。

⒉拉胀的技术关键是什么？

在回答拉胀的技术关键是什么这一问题之前，让我们先来看看世界上第一种人造拉胀材料是怎样被发明的。上世纪80年代初科学家在泡沫和复合材料力学领域取得了新的理论成果，其代表人物有Ashby和Gibson (1982)、 Almgren (1985) 以及 Kolpakov (1985)。这些理论成果表明，一种自然界中还未见到的倒插或凹式蜂窝状结构，也即将通常蜂窝结构中的正六边形上下两顶点下凹后得到的新型"拉胀蜂窝"结构具有拉胀性。于是，美国依阿华大学的一位名叫R·莱克斯的生物医学工程教授就突发奇想，将随处可见的聚氨酯泡沫塑料从四面八方施压，然后升温至材料的软化点时快速冷却以固化所得的"凹式微结构"，即将多面体的某些顶点下凹后得到的结构。就这样，于1987年诞生了泊松比在-0。7左右的接近各向同性的拉胀聚氨酯泡沫塑料。两年后，英国材料学家B·D·凯达克 (Caddock) 和K·E·埃文斯 (Evans) 发现一种经特别加工制得的多孔聚四氟乙烯树脂具有拉胀性 - 泊松比可达-12，并提出了"纤束-节点"理论模型来解释其拉胀机理。由此可见，产生拉胀性的技术关键是如何有效地在材料内部形成各个尺度或层次上的"拉胀微结构"，如上述的"凹式微结构"及"纤束-节点网结构"。

⒊目前，国内外拉胀的发展现状如何？

1992年提出由三臂伞状结构无规连结而成的三维拉胀网络理论，后又发现含拉胀体复合材料中存在"拉胀窗孔"，即在一定条件下可表现出拉胀性。目前，除了这些拉胀机理或现象等纯理论研究之外，人造拉胀高分子材料的研究主要沿两条路径发展：一条是拉胀分子结构的设计与合成，另一条就是介观和宏观拉胀网络结构的筛选与成型。

世界上首次提出从分子水平上合成拉胀高分子网络的是剑桥大学卡文迪什实验室的山姆·爱德华兹教授 (1989) 及当时在该室做博士后的魏高原。他们于1990年向英国ICI公司递交了题为"负泊松比分子网络的合成"项目申请书，并于次年在该公司完成了其分子设计工作。基于此分子设计的人工合成因中东爆发战事引起公司生存危机而耽搁下来。由于保密限制，其分子设计工作只在由埃文斯等人于1991年在《自然》杂志上发表的题为"分子网络设计"的短文中提及。这些研究人员的分子设计主要涉及前"拉胀蜂窝"结构。目前，沿此思路进行的分子设计工作，已在"拉胀基元"概念的指导下，取得了可喜的进展，特别是理论上其泊松

比可达-11的含聚苯胺链段的拉胀链状高分子，也已由魏高原设计出来。"拉胀基元"这一科学概念则是由魏高原与冯新德院士于1999年初在给P&G公司的题为"拉胀纤维的设计、合成与性能"项目申请书中首次提出的。魏高原所在的北京大学拉胀材料研究室是国内最早从事拉胀聚合物分子设计与人工合成的研究单位，其研究人员已设计并合成出许多拉胀基元分子，其中一些可望进一步制成高强度高模量拉胀凯弗隆（Kevlar）类塑料和纤维。此外，魏高原等人还设计出了利用氢键组装成的一至三维拉胀超分子网络，并正在加以实验验证。

拉胀分子设计的另一思路是由美国液晶高分子科学家A·C·格里芬 (Griffin) 等人于1998年提出的，即平时平躺着的横穿主链的棒状基元分子在受到沿主链方向的拉力作用时，会翻转一定角度而"站立"起来，从而导致多链体系的"胀"开。在我国有郑州大学的科研人员在从事这方面的研究，已设计出多种这样的液晶高分子。此外，Baughman 等人于1997年通过分子力学计算发现一种由聚二炔链组成的三维网络可表现出拉胀性，而Grima和埃文斯则于2000年提出了一种由多个一大一小的三角形炔链构成的二维拉胀聚三角炔网络，且魏高原等人还于最近成功建立起拉胀碳纳米管及缩胀球分子的分子模型。

最后，值得一提的是由周其凤院士领导的北京大学液晶高分子研究室研究人员合成出的一类甲壳型液晶高分子，经过魏高原及其博士生吴红枚所作的分子力学计算发现也具有拉胀性。

通过发明新颖的热加工方法，使得常见高分子品种如聚乙烯、聚丙烯、尼龙等转变为相应的拉胀树脂的研究路线，是由英国利物浦大学的埃文斯和A·奥尔德森等人于1991年开启的。他们首先将在多孔聚四氟乙烯中发现的拉胀微结构，有意识地在超高分子量聚乙烯树脂的再加工过程中再现，从而首次利用新型热加工方法制得拉胀超高分子量聚乙烯。接着，该方法经改进后又被应用到聚烯烃和聚酰胺的拉胀化再加工。至1998年，具有拉胀性的聚丙烯纤维已由埃文斯及其合作者制得。另外，魏高原等人通过在乙烯-醋酸乙烯共聚物板材上机械加工出凹式蜂窝状结构，已制得拉胀多孔共聚物板及其本体复合材料，而通过应用飞秒激光切割技术在尿烷-酯共聚物薄片上切割出孔径在1毫米左右的凹式蜂窝结构，埃文斯和奥尔德森于1999年制得泊松比可低至-2的拉胀滤网。该新型滤网具有传统分离膜无法实现的易去堵塞的优点。最后，从共混角度来考虑拉胀高分子合金的制备，也已由我国四川大学高分子所的研究人员提出，并正付诸实验，且还有国内外科研工作者从事着聚合物基玻璃纤维和碳纤维拉胀高分子复合材料的研制。

⒋今后，拉胀的发展趋势如何？

今后数年里，拉胀研究除了沿着介观和宏观拉胀网络结构的筛选与成型这一条路径继续发展，并不断推出工业化拉胀产品之外，就是从分子水平上合成出高强度高模量拉胀高分子材料，并以高分子亚稳态理论阐明其拉胀机制。而这又会向高分子化学和高分子工程学提出新的更高要求。此外，从已合成出的强度较高的聚合物中发现拉胀链结构，进而通过聚集态结构控制制得高强高模拉胀聚合

物，也将成为一种有效的研发拉胀材料的手段。总之，在今后10年内，拉胀的发展趋势主要是增加品种和开拓市场。

⒌拉胀的发展前景如何？为什么？

拉胀领域的研究由于能在保持作为结构材料所需的力学性能的同时，增加拉胀性这一带有一定程度的功能性，因而可大大拓宽材料的应用范围，从而具有非常光明的发展前景。

⒍今后，拉胀发展的关键是什么？为什么？

拉胀发展的关键就是早日取得从分子水平上合成出高强度高模量拉胀高分子材料的突破，因为只有这样才能显著增加拉胀高分子材料的品种及其应用范围。另外，通过不断改进加工成型方法，来降低聚氨酯泡沫塑料及聚烯烃和聚酰胺树脂的拉胀化成本，也是拉胀发展的关键之一。最后，从共混和复合两个方面来找到制备拉胀材料的经济实用方法，以及仿制生物活体中存在的拉胀结构（即所谓的"拉胀仿生"），也非常重要。

⒎拉胀与国民生活的联系如何？

拉胀与国民生活的联系非常密切，这是由其力学特异性而决定的。譬如，拉胀性已经或正在被广泛用于密封、补缝、抗撞击、舒适织物等行业。特别是在今天全球信息化时代，海底光纤电缆的使用寿命，若能通过拉胀或挤缩性塑包壳的使用而大大延长，则无疑会直接造福人类。

⒏发展拉胀对国民经济的发展有什么现实意义？

发展拉胀对国民经济的发展的现实意义主要在于能够为海洋深水作业与航空航天等高科技领域的发展提供性能更优越的新型工程塑料和纤维。此外，通过发展拉胀而产生的与拉胀材料有关的新兴产业，肯定会带动整个化工行业及材料科学的发展，进而推动国民经济的总体发展。

⒐发展拉胀我们要做哪些工作？

由于魏高原领导的北京大学拉胀材料研究室近10年的持续不断的努力，从分子水平上合成出高强度高模量拉胀高分子材料，并以高分子亚稳态理论阐明其拉胀机制，在我国正受到越来越大的重视，且在此领域已有了良好的开端。但为了赶在别人前面取得突破，仍须加大各方面的投入，特别是有国家重大或重点研究计划或基金项目的大力扶持。此外，迎头赶上国外在聚烯烃和聚酰胺的拉胀化再加工方面的优势实属刻不容缓。最后，加强对大众的拉胀知识的普及教育也非常重要。

⒑拉胀在整个高分子领域占多大分量？处于什么位置？

就目前状况而言，拉胀在整个高分子领域所处的地位还不高，不管是研究力量的投入，还是拉胀产品品种和产量的规模，其所占分量都还不大。

⒒拉胀在高分子物理领域处于什么位置？与其它技术有什么关联？

拉胀现象作为新的研究对象的出现，为高分子物理特别是结构高分子材料领域注入了新的研究活力。而由于它吸引了象周其凤院士、冯新德院士、英国皇家学会院士爱德华兹爵士这样的世界一流高分子科学家的研究兴趣，因而表明其与液晶高分子、高分子合成化学、高分子理论、高分子材料的计算机和分子模拟等研究领域也有着十分密切的关系。

⒓拉胀的应用现状如何？应用前景如何？

目前，拉胀高分子材料作为新型结构和功能材料，其品种和产量已初具规模。特别是杨氏模量在0.2 GPa左右的拉胀超高分子量聚乙烯的研制成功，拉胀聚氨酯泡沫塑料作为三明治复合板材的夹心层的工业应用，以及拉胀聚酯滤网在废水处理等环境保护方面的实用化等，已经向世人展示了拉胀聚合物诱人的应用前景。拉胀高分子材料的用途由其所具有的负泊松比这一材料性质所决定。通常负泊松比意味着高简切模量，这无疑可改善柱状和层状结构的抗风抗震性能。拉胀高聚物用作铺路材料可显著增强耐压抗震性能。在海洋深水作业方面，拉胀高分子材料将表现出很高的液压稳定性。制造太空飞行器表层所用的纤维增强复合材料将会由于拉胀纤维的替代而使其抗裂强度显著提高。此外，用拉胀高聚物制成的衣物、睡袋等日常用品会有良好的宽松舒适感，而将拉胀高分子如拉胀聚四氟乙烯用于制造人造血管时，其管壁将因血液流过时产生的切应力作用而变厚，致使其耐用性大大提高。总之，拉胀高分子材料的应用前景十分广阔。

常用材料弹性模量及泊松比

(《钢结构设计规范》GB 5001７━2003表3、４、３统一取弹性模量２060００MPa 。泊松比约为０。3 ) (有限元材料库得参数为:45号钢密度789０ｋg/m3,泊松比0.2６９,杨氏模量２0９00０G Ｐ。) (ＨＴ200,弹性模量为135GP ａ,泊松比为０、２7) (HT20０ 密度:７、2-7。３,弹性模量:70-８0; 泊松比0。24—0、２５ ;热膨胀系数 加热: １0冷却—８) (用灰铸铁 ＨT ２０0,根据资料可知其密度为7340kg ／m3,弹性模量为12０ＧPa ,泊松比为0。 25) (ＨＴ２00,弹性模量Ｅ=1.22ｅ 11 Ｐａ, 泊松比λ=0。25,密度ρ=7８00 k ｇ/ｍ 3) ( HT200 122 /０。 3 /7。 2 ×1０ — ６) (材料H Ｔ200,密度为7。 8103 kg / m 3 ,弹性模量为 14５ ＧＰａ,泊松比为0。3) ( H Ｔ２00,其弹性模量 E=14０ＧPa,泊松 比μ=0、２５,密度ρ＝７.8×10 3 ｋg ／m 3) (模具材料为灰口铸铁 ＨT2０0,C —３.47%,Si —2。5％,密度 ７210 ｋg ／ m3 ,泊松比 0.27 、) (箱体材料为HT200,其性能参数为:弹性模量E=1.4×10 11 Pa,泊松比μ=０。3,密度为ρ＝7.8×10 3 k ｇ.m —3 ) (模型材料H Ｔ200,其主要物理与机械性能参数如下:密度7。25 t ／m 3 ,弹性模量１26 ＧPa, 泊松比0。３) (垫板得材料采用 HT200, 材料相关参数查表可 得, 弹性模量 E = １120 ×1０ 5 N /mm 2 , 泊松比 μ= ０125, 密度ρ=7１２ ×10 - 9 ｔ ／m ｍ 3) 表58—２3,常用材料得弹性模量,泊松比与线胀系数

常用材料泊松比

常用材料泊松比

摩擦系数 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━摩擦副材料摩擦系数μ 无润滑有润滑

──────────────────────── 钢-钢 0.15* 0.1-0.12* 0.1 0.05-0.1 钢-软钢 0.2 0.1-0.2 钢-不淬火的T8 0.15 0.03 钢-铸铁 0.2-0.3* 0.05-0.15 0.16-0.18 钢-黄铜 0.19 0.03 钢-青铜0.15-0.18 0.1-0.15* 0.07 钢-铝0.17 0.02 钢-轴承合金0.2 0.04 钢-夹布胶木0.22 - 钢-钢纸0.22 - 钢-冰0.027* - 0.014 石棉基材料-铸铁或钢 0.25-0.40 0.08-0.12 皮革-铸铁或钢 0.30-0.50 0.12-0.15 材料(硬木)-铸铁或钢 0.20-0.35 0.12-0.16 软木-铸铁或钢 0.30-0.50 0.15-0.25 钢纸-铸铁或钢 0.30-0.50 0.12-0.17 毛毡-铸铁或钢 0.22 0.18 软钢-铸铁 0.2*,0.18 0.05-0.15 软钢-青铜 0.2*,0.18 0.07-0.15 铸铁-铸铁 0.15 0.15-0.16 0.07-0.12 铸铁-青铜 0.28* 0.16* 0.15-0.21 0.07-0.15 铸铁-皮革0.55*,0.28 0.15*,0.12 铸铁-橡皮 0.8 0.5 皮革-木料0.4-0.5* - 0.03-0.05 铜-T8钢0.15 0.03 铜-铜0.20 - 黄铜-不淬火的T8钢 0.19 0.03 黄铜-淬火的T8钢 0.14 0.02 黄铜-黄铜 0.17 0.02 黄铜-钢 0.30 0.02 黄铜-硬橡胶 0.25 - 黄铜-石板 0.25 - 黄铜-绝缘物 0.27 - 青铜-不淬火的T8钢 0.16 - 青铜-黄铜 0.16 - 青铜-青铜 0.15-0.20 0.04-0.10 青铜-钢0.16 - 青铜-夹布胶木0.23 - 青铜-钢纸0.24 - 青铜-树脂0.21 - 青铜-硬橡胶0.36 - 青铜-石板0.33 - 青铜-绝缘物0.26 - 铝-不淬火的T8钢0.18 0.03 铝-淬火的T8钢0.17 0.02 铝-黄铜0.27 0.02 铝-青铜0.22 - 铝-钢0.30 0.02 铝-夹布胶木0.26 - 硅铝合金-夹布胶木 0.34 - 硅铝合金-钢纸 0.32 -

常见材料的泊松比

常见材料的泊松比、弹性模量 (2007-08-26 16:26:46) 标签： 分类： 收集了几种常见材料的泊松比,供大家作分析时的参考. 轧制黄铜：0.36 轧制青铜：0.32-0.35 硬铝合金：0.26-0.33 锰合金：0.25-0.30 混凝土：0.1-0.22 一般取1/6即0.167 锌：0.27 铅：0.42 橡胶：0.47 碳钢：0.24-0.29 铸钢：0.3 合金钢：0.25-0.3 轧制钢：0.31-0.34 某试验数据: 中强混凝土（比如：C40）可取0.24 高强混凝土（比如：C70）可取0.23 超高强混凝土（比如：C100）可取0.20 特种超强混凝土（比如：C150~C200）可取0.17

序号材料名称弹性模量 \E\Gpa 切变模量 \G\Gpa 泊松比\μ 1 镍铬钢、合金钢206 79.38 0.25～0.3 2 碳钢196～206 79 0.24～0.28 3 铸钢172～202 - 0.3 4 球墨铸铁140～154 73～76 - 5 灰铸铁、白口铸铁113～157 44 0.23～0.27 6 冷拔纯铜12 7 4 8 - 7 轧制磷青铜113 41 0.32～0.35 8 轧制纯铜108 39 0.31～0.34 9 轧制锰青铜108 39 0.35 10 铸铝青铜103 41 - 11 冷拔黄铜89～97 34～36 0.32～0.42 12 轧制锌82 31 0.27 13 硬铝合金70 26 - 14 轧制铝68 25～26 0.32～0.36 15 铅17 7 0.42 16 玻璃55 22 0.25 17 混凝土14～23 4.9～15.7 0.1～0.18 18 纵纹木材9.8～12 0.5 - 19 横纹木材0.5～0.98 0.44～0.64 - 20 橡胶0.00784 - 0.47 21 电木 1.96～2.94 0.69～2.06 0.35～0.38 22 尼龙28.3 10.1 0.4 23 可锻铸铁152 - - 24 拔制铝线69 - - 25 大理石55 - - 26 花岗石48 - - 27 石灰石41 - - 28 尼龙1010 1.07 - - 29 夹布酚醛塑料4～8.8 - - 30 石棉酚醛塑料 1.3 - - 31 高压聚乙烯0.15～0.25 - - 32 低压聚乙烯0.49～0.78 - - 33 聚丙烯 1.32～1.42 - -

浅谈负泊松比材料及其在土木工程中的应用

浅谈负泊松比材料及其在土木工程中的应用 发表时间：2018-05-15T14:56:59.703Z 来源：《知识-力量》2018年3月上作者：张涛1 吴江川2 陈博3 [导读] 本文主要介绍了负泊松比材料的发展概况、分类以及负泊松比材料的力学性能和它在土木工程中的应用。 （1.重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074；2.重庆交通大学土木工程学院,重庆 400074；3.重庆交通大学土木工程学院,重庆 400074）摘要：负泊松比材料作为现代新型高性能材料，它具有许多与普通材料不同的性质。它与普通材料最大的区别就在于它的几何性质--受拉时其垂直方向膨胀，受压时垂直方向收缩。本文主要介绍了负泊松比材料的发展概况、分类以及负泊松比材料的力学性能和它在土木工程中的应用。 关键词：负泊松比；分类；性能；应用 以著名法国数学家西蒙·泊松命名的泊松比,用公式表示为: 。式中:εj表示横向收缩应变,εi表示纵向伸长应变；i、j分别为两相互垂直的坐标轴。自然界大多数材料是正泊松比材料，受拉时横截面面积将变小,受压时横截面面积变大；自然界中也存在与此性质相反的材料，拉时横截面面积将变大,受压时横截面面积变小。如黄铁矿、砷、镉和一些动物的皮肤就是天然的负泊松比材料。 一、负泊松比材料研究概况 自20世纪80年代Lakes首次通过对普通聚合物泡沫的处理得到具有特殊微观结构的负泊松比材料,测得其泊松比值为-0.7后，负泊松比材料的相关研究从此变得日益活跃，越来越多的科研人员投入到负泊松比材料的研究之中。目前对负泊松比材料的研究主要分为以下四方面：(l)各种负泊松比材料的制备及微观结构特征研究；(2)引起材料负泊松比的机理研究；(3)负泊松比材料的静、动力学行为研究；(4)负泊松比材料的应用研究。 二、负泊松比材料分类 Lakes首次对普通聚合物处理得到负泊松比材料后，近三十年以来，与负泊松比材料的相关的研究越来越多、涉及领域越来越广泛，拓扑学的引入更是为探索新型负泊松比结构垫定了数学基础。目前负泊松比材料类型主要分为以下几类：1、多孔状负泊松比材料 多孔状负泊松比材料包括泡沫材料和蜂巢状结构材料，它是指一相为固体,另一相完全由孔隙或液体组成的复合材料,如自然界的岩石、木材等。多孔状负泊松比材料可以在二维结构结构上具有负泊松比效应,也可以三维结构上具有负泊松比效应。目前已发现，在二维结构上由内凹泡孔结构单元组成的蜂窝状固体材料具有负泊松比值；在三维结构上Lakes和 Witt通过对传统结构单元进行转变得到三维内凹结构单元，三维凹结构单元组成的多空状材料具有负泊松比效应。 2、负泊松比复合材料 负泊松比复合材料包含两类，第一类是由普通材料通过特别的铺层方式形成的负泊松比复合材料;另一类就是引入负泊松比增强纤维或者其他负泊松比材料来使复合材料具有负泊松比效应。第一类负泊松比复合材料制备较第二类负泊松比复合材料制备更难，所以一般制备的负泊松比复合材料都是通过第二类方法进行制备。 3、分子负泊松比材料 分子负泊松比材料是指微观结构上具有负泊松比结构（如有倒插蜂窝网络形状）的一类材料。这种材料通过微观上的负泊松比效应的某种叠加机制，最终形成这种宏观层面上的负泊松比效应的物质。目前从分子层面上，设计一种负泊松比材料是不少科研人员研究负泊松比材料的方向。比如说，Evans等基于凹式蜂窝几何学的立体分子网络进行了负泊松比效应预测；Baughman等提出一种由聚二炔链组成的三维分子网络可表现出负泊松比效应。 三、负泊松比材料的力学性能 负泊松比材料由于它特殊的几何结构和力学反应导致了它具有许多普通材料不具备的优异性能，其主要力学性能主要分为以下几种：（1）抗爆抗冲击性能，在冲击过程中，破口周围材料由于负泊松比效应，会向破口聚，将破口填充，封闭或减小弹孔，提高抗爆抗冲击能力。因此，它可以作为于舰艇、坦克等的防御装甲。 （2）缺口断裂韧性高，根据张耀强等人进行的负泊松比材料与正泊松比材料的对比实验，可知负泊松比材料因为存在独特的裂纹尖端应力场，所以它在断裂破坏时断裂强度比普通材料更大、断裂韧性也比普通材料更大。 （3）剪切模量高，根据负泊松比泡沫材料的抗剪实验数据可以得到其剪切模量最高可以达到普通泡沫的2倍左右，远远超过一般材料。一般大型飞机机身蒙皮要承受较大的扭转载荷，芯层的泡沫或蜂窝极易被剪切破坏，所以一般都选用负泊松比泡沫或蜂窝作为夹芯材料。 （4）减振吸能，张梗林等人通过对负泊松比蜂窝材料与正泊松比材料分别构成的减振器实验分析得到负泊松比材料构成的减振器的性能更优。这是因为蜂窝隔振器内部是由蜂窝胞元周期性组合而成，具有良好的变形特性，可以将动能转化为应变能，从而达到减振效果。 四、负泊松比效应在土木工程中的应用 负泊松比材料的优异性质目前主要应用于航天飞机蒙皮制造以及船舶防撞装置设计。在土木工程方面的应用也有不少，主要目前主要有以下几方面。 （1）桥梁伸缩缝装置，2015年长安大学的尹冠生教授等人成功实现了基于负泊松比结构的桥梁伸缩缝装置。桥梁变形要求伸缩缝在平行、垂直于桥梁轴线的两个方向，均能自由伸缩、牢固可靠；车辆行驶过时应平顺、无突跳与噪声；要能防止雨水和垃圾泥土渗入阻塞；安装、检查、养护、消除污物都要简易方便。而负泊松比蜂窝结构具有拉时其垂直方向膨胀，受压时收缩的性能。所以安装在梁体间隙之间具有足够的变形能力，同时负泊松比效应使得材料的力学性能得到增强使蜂窝结构在横向和竖向具有一定的承载能力，这样既可满足桥上汽车平稳通过，又能满足桥梁横向具有足够的刚度和强度。 （2）以NPR锚杆/索支护原理为基础的围岩支护体系的应用，何满潮等根据负泊松比材料的结构效应，设计了宏观尺度上的NPR锚杆/索，通过的带有椎体的杆件与套管的相对滑移实现拉伸-膨胀效应，以钢构件的摩擦损耗吸收岩体多余的变形能，实现了岩体大变形的控制加固、监测预警技术。该应用在岩石力学领域首次提出NPR支护的概念及其理论应用。

负泊松比结构的三点弯曲性能研究

第４３卷第２期２０１９年４月南京理工大学学报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ.４３Ｎｏ.２Ａｐｒ.２０１９ 一收稿日期:２０１８－０５－１１一一修回日期:２０１８－０６－２５一基金项目:国家科技重大专项(２０１８ＺＸ０４０２４００１)?江苏省研究生科研创新计划(ＫＹＺＺ１６＿０１７７)一作者简介:高强(１９９１－)?男?博士生?主要研究方向:汽车轻量化?被动安全?Ｅ￣ｍａｉｌ:ｇａｏｑｉａｎｇｓｉｒ＠１６３.ｃｏｍ?通讯作 者:王良模(１９６３－)男?博士?教授?主要研究方向:汽车轻量化?新能源汽车?Ｅ￣ｍａｉｌ:ｌｉａｎｇｍｏｗａｎｇ＿ｎｊｕｓｔ＠１６３.ｃｏｍ?一引文格式:高强?王良模?钟弘?等.负泊松比结构的三点弯曲性能研究[Ｊ].南京理工大学学报?２０１９?４３(２):１４１－１４６.一投稿网址:ｈｔｔｐ://ｚｒｘｕｅｂａｏ.ｎｊｕｓｔ.ｅｄｕ.ｃｎ负泊松比结构的三点弯曲性能研究 高一强１?王良模１?钟一弘１?钱雅卉１?王晨至２ (１.南京理工大学机械工程学院?江苏南京２１００９４?２.深度工程公司?密歇根特洛伊４８０８４?美国) 摘一要:该文研究了内凹六边形负泊松比结构的三点弯曲力学性能?基于显式动力有限元ＡＮＳＹＳ/ＬＳ￣ＤＹＮＡ建立了该结构的有限元模型?进行了冲击试验仿真?并以单位质量吸能量(ＳＥＡ)和碰撞力峰值(ＰＣＦ)为评价指标?探究了胞元结构参数对其性能的影响?研究结果表明?胞元厚度增加或胞元高度降低?可使ＳＥＡ与ＰＣＦ同时增加?ＳＥＡ随着胞元宽度的增大先升高后降低?而ＰＣＦ则呈相反的趋势?ＳＥＡ随着胞元内凹角的增大而减小?而ＰＣＦ在内凹角较小及内凹角约４５?时较大?因此?合理选择胞元参数对提高负泊松比结构的弯曲力学性能具有重要意义? 关键词:内凹六边形结构?负泊松比?三点弯曲?胞元结构 中图分类号:ＴＢ３３２一一文章编号:１００５－９８３０(２０１９)０２－０１４１－０６ ＤＯＩ:１０.１４１７７/ｊ.ｃｎｋｉ.３２－１３９７ｎ.２０１９.４３.０２.００３ ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｎｅｇａｔｉｖｅＰｏｉｓｓｏｎ ｓｒａｔｉｏ ｕｎｄｅｒｔｈｒｅｅ￣ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇ ＧａｏＱｉａｎｇ１?ＷａｎｇＬｉａｎｇｍｏ１?ＺｈｏｎｇＨｏｎｇ１?ＱｉａｎＹａｈｕｉ１?ＷａｎｇＣｈｅｎｚｈｉ２ (１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ?ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９４?Ｃｈｉｎａ?２.ＩｎＤｅｐｔｈＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｌｕｔｉｏｎｓ?ＬｉｍｉｔｅｄＬｉａｂｉｌｉｔｙＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ?Ｔｒｏｙ４８０８４?ＵＳ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｃｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓｏｆｔｈｅｃｏｎｃａｖｅｈｅｘａｇｏｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｎｅｇａｔｉｖｅＰｏｉｓｓｏｎ ｓｒａｔｉｏｕｎｄｅｒｔｈｒｅｅ￣ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇ?ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃｅｌｌｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓ?ｔｈｅｗｉｄｔｈ?ｔｈｅｈｅｉｇｈｔａｎｄｔｈｅｉｎｎｅｒｃｏｎｃａｖｅａｎｇｌｅｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｓｆｏｃｕｓｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｅｘｐｌｉｃｉｔｄｙｎａｍｉｃｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔＡＮＳＹＳ/ＬＳ￣ＤＹＮＡ.Ｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ(ＳＥＡ)ａｎｄｔｈｅｐｅａｋｃｒｕｓｈｉｎｇｆｏｒｃｅ(ＰＣＦ)ａｒｅａｄｏｐｔｅｄａｓｃｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓｉｎｄｉｃｅｓ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＳＥＡａｎｄｔｈｅＰＣＦｉｎｃｒｅａｓｅａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｃｅｌｌａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｃｅｌｌｈｅｉｇｈｔ?Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｃｅｌｌｗｉｄｔｈ?ｔｈｅＳＥＡｉｎｃｒｅａｓｅｓｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｓ?ｗｈｉｌｅｔｈｅＰＣＦｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｏｐｐｏｓｉｔｅｔｒｅｎｄ.ＴｈｅＳＥＡｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｉｎｎｅｒｃｏｎｃａｖｅａｎｇｌｅ.

常用材料的弹性模量及泊松比

常用材料的弹性模量及 泊松比 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

常用材料的弹性模量及泊松比 序号材料名称弹性模量\E\Gpa切变模量\G\Gpa泊松比\μ 1镍铬钢、合金钢20679.380.25～0.3 2碳钢196～206790.24～0.28 3铸钢172～202-0.3 4球墨铸铁140～15473～76- 5灰铸铁、白口铸铁113～157440.23～0.27 6冷拔纯铜12748- 7轧制磷青铜113410.32～0.35 8轧制纯铜108390.31～0.34 9轧制锰青铜108390.35 10铸铝青铜10341- 11冷拔黄铜89～9734～360.32～0.42 12轧制锌82310.27 13硬铝合金7026- 14轧制铝6825～260.32～0.36 15铅1770.42 16玻璃55220.25 17混凝土14～23 4.9～15.70.1～0.18 18纵纹木材9.8～120.5- 19横纹木材0.5～0.980.44～0.64- 20橡胶0.00784-0.47 21电木 1.96～2.940.69～2.060.35～0.38 22尼龙28.310.10.4 23可锻铸铁152-- 24拔制铝线69-- 25大理石55-- 26花岗石48-- 27石灰石41-- 28尼龙1010 1.07-- 29夹布酚醛塑料4～8.8-- 30石棉酚醛塑料 1.3-- 31高压聚乙烯0.15～0.25-- 32低压聚乙烯0.49～0.78-- 33聚丙烯 1.32～1.42-- 常用金属材料的密度表

常见材料的泊松比

常见材料的泊松比、弹性模量(2007-08-26 16:26:46) 转载▼ 标签： 分类：土木工程 知识/探索 收集了几种常见材料的泊松比,供大家作分析时的参考. 轧制黄铜：0.36 轧制青铜：0.32-0.35 硬铝合金：0.26-0.33 锰合金：0.25-0.30 混凝土：0.1-0.22 一般取1/6即0.167 锌：0.27 铅：0.42 橡胶：0.47 碳钢：0.24-0.29 铸钢：0.3 合金钢：0.25-0.3 轧制钢：0.31-0.34 某试验数据: 中强混凝土（比如：C40）可取0.24 高强混凝土（比如：C70）可取0.23

超高强混凝土（比如：C100）可取0.20 特种超强混凝土（比如：C150~C200）可取0.17 序号材料名称 弹性模量 \E\Gpa 切变模量 \G\Gpa 泊松比μ 1 镍铬钢、合金钢206 79.38 0.25～0.3 2 碳钢196～206 79 0.24～0.28 3 铸钢172～202 - 0.3 4 球墨铸铁140～154 73～76 - 5 灰铸铁、白口铸铁113～157 44 0.23～0.27 6 冷拔纯铜12 7 4 8 - 7 轧制磷青铜113 41 0.32～0.35 8 轧制纯铜108 39 0.31～0.34 9 轧制锰青铜108 39 0.35 10 铸铝青铜103 41 - 11 冷拔黄铜89～97 34～36 0.32～0.42 12 轧制锌82 31 0.27 13 硬铝合金70 26 - 14 轧制铝68 25～26 0.32～0.36 15 铅17 7 0.42 16 玻璃55 22 0.25

负泊松比(拉胀)材料相关资料收集

负泊松比（拉胀）材料相关资料收集 一、概述 泊松比是基本的材料参数之一，衡量了固体在垂直加载方向变形与加载方向变形之间的比值，变化范围在0。5与-1之间。 下表是一些材料的典型泊松比值： Material poisson's ratio rubber~ 0。50 gold0。42 saturated clay 0。40–0。50 magnesium0。35 titanium0。34 copper0。33 aluminium-alloy 0。33 clay0。30–0。45 stainless steel0。30–0。31 steel0。27–0。30 cast iron0。21–0。26 sand0。20–0。45 concrete0。20 glass0。18–0。3 foam0。10–0。40 cork~ 0。00 auxetics negative 泊松比作为基本的弹性常数，可以由体积模量K和剪切模量G的比值来确定，满足如下关系： 这意味着泊松比实际上表征了材料在载荷作用下发生形状畸变或者体积变形之间的竞争。 通常情况下，材料具有正的泊松比(Positive Poisson Ratio)，即材料在受到纵向拉伸时，横向尺寸收缩。如果横向尺寸变大，这种材料就是负泊松比（Negative Poisson Ratio，简称为NPR或Auxetic）材料。 二、历史

1982年，Ashby首次指出具有细胞状结构的材料，在变形时，能产生负的泊松比。人们也已经发现合成材料能够产生负泊松比的现象，如：“可再入”泡沫材料、多孔聚合物、聚合物层压材料。 从分子设计出发合成负泊松比材料少有报道。Evans于1991年用分子模拟技术，利用分子内的自由体积，从几何结构出发，设计了一种可能产生NPR效应的二维分子网络结构，提供了一个从分子水平裁剪泊松比的例子。1997年，Griffin 提出了一种基于主链型液晶高分子NPR材料的模型（Fig。 1），随后又从理论上计算了这种分子模型产生负泊松比时横向液晶基元需要满足的尺寸条件。 受Griffin分子模型的启发，通过液晶共聚酯实现负泊松比效应的尝试，合成了一系列有望具有负泊松比效应的液晶共聚酯（Fig。 2）。 三、实例 聚乙烯醇(PVA)水凝胶 具有特殊多孔结构，除有高含水性、高弹性、化学稳定性、对小分子的透过性以及良好的生物相容性，还具有负泊松比效应的可设计性，可作为软骨、椎间盘、肌肉韧带等软组织的替代植入修复材料，应用在生物医用材料领域，缓解动脉硬化、血栓等血管疾病对人体造成的危害。虽然人们已对一些生物组织和生物材料的负泊松比效应进行了研究，但迄今为止还没有出现临床应用的生物功能拉胀材料的相关报道；在关于多孔聚乙烯醇(PVA)水凝胶出现负泊松比效应的微观结构、形态与形变机理等方面，国内外研究较少，对相关的材料体系缺乏充分的实验数据和理论依据。 液晶高分子聚酯阻燃PVC 经分子设计，通过2，5—二对烷氧基苯酰氧基对苯二酚、4，4&apos；—二羟基—αω—二苯氧基癸烷和4，4&apos；—癸二酰氧基二苯甲酰氯之间的缩合反应合成了一系列具有负泊松比潜能的液晶共聚酯。 所有聚合物的熔点都非常低，表明合成的一系列液晶聚合物非常容易进入液晶态，并且液晶场能够很好地保存到室温。另外，所得聚合物的分解温度都高于聚合物的清亮点，这为负泊松比材料的加工提供了条件。

(推荐)常用材料弹性模量及泊松比

（《钢结构设计规范》GB 50017━2003表3.4.3统一取弹性模量206000MPa。泊松比约为0.3 ）（有限元材料库的参数为：45号钢密度7890kg/m3,泊松比0.269，杨氏模量209000GP.）（HT200,弹性模量为135GPa,泊松比为0.27） (HT200 密度：7.2-7.3，弹性模量：70-80; 泊松比0.24-0.25 ;热膨胀系数加热： 10 冷却-8) （用灰铸铁 HT200，根据资料可知其密度为7340kg/m3，弹性模量为120GPa ,泊松比为0. 25）（HT200,弹性模量E=1.22e 11 Pa, 泊松比λ=0.25,密度ρ=7800 kg/m 3） （ HT200 122 /0. 3 /7. 2 ×10 - 6） (材料HT200,密度为7. 8103 kg / m 3 ,弹性模量为 145 GPa,泊松比为0.3) ( HT200,其弹性模量 E=140GPa,泊松比μ=0.25,密度ρ=7.8×10 3 kg/m 3) (模具材料为灰口铸铁 HT200,C-3.47%,Si-2.5%,密度 7210 kg / m3 ,泊松比 0.27。) (箱体材料为HT200,其性能参数为:弹性模量E=1.4×10 11 Pa,泊松比μ=0.3,密度为ρ=7.8×10 3 kg.m -3 ) (模型材料HT200,其主要物理与机械性能参数如下:密度7.25 t/m 3 ,弹性模量126 GPa, 泊松比0.3) (垫板的材料采用 HT200, 材料相关参数查表可得, 弹性模量 E = 1120 ×10 5 N /mm 2 , 泊松比μ= 0125, 密度ρ=712 ×10 - 9 t /mm 3) 表58-23，常用材料的弹性模量，泊松比和线胀系数

常用材料的弹性模量及泊松比数据表

常用材料的弹性模量及泊松比数据表(S) 序号材料名称弹性模量\E\Gpa 切变模量\G\Gpa 泊松比\μ 1 镍铬钢、合金钢206 ～ 2 碳钢196～206 79 ～ 3 铸钢172～202 - 4 球墨铸铁140～154 73～76 - 5 灰铸铁、白口铸铁113～157 44 ～ 6 冷拔纯铜12 7 4 8 - 7 轧制磷青铜113 41 ～ 8 轧制纯铜108 39 ～ 9 轧制锰青铜108 39 10 铸铝青铜103 41 - 11 冷拔黄铜89～97 34～36 ～ 12 轧制锌82 31 13 硬铝合金70 26 - 14 轧制铝68 25～26 ～ 15 铅17 7 16 玻璃55 22 17 混凝土14～23 ～～ 18 纵纹木材～12 - 19 横纹木材～～- 20 橡胶- 21 电木～～～ 22 尼龙 23 可锻铸铁152 - - 24 拔制铝线69 - - 25 大理石55 - - 26 花岗石48 - - 27 石灰石41 - - 28 尼龙1010 - - 29 夹布酚醛塑料4～- - 30 石棉酚醛塑料- - 31 高压聚乙烯～- - 32 低压聚乙烯～- - 33 聚丙烯～- -

Q235等属于碳素结构钢，35＃、45＃等属于优质碳素钢，强度较高，塑性和韧性都比碳素钢好。 屈服强度：是弹性变形的极限也叫屈服点。增加应力到一定程度时成为塑性变形，也就是变弯了。每种钢的屈服强度是不一样的 镍铬钢、合金钢的弹性模量是206GPa 碳钢的弹性模量为196～206GPa，计算时一般取206GPa 铸钢的弹性模量为172～202Gpa

常用材料弹性模量及泊松比

（《钢结构设计规范》GB 50017━ （有限元材料库的参数为：45号钢密度7890kg/m3,泊松比，杨氏模量209000GP.） （HT200,弹性模量为135GPa,泊松比为） (HT200 密度：，弹性模量：70-80; 泊松比热膨胀系数加热：10冷却-8) （用灰铸铁 HT200，根据资料可知其密度为7340kg/m3，弹性模量为120GPa ,泊松比为0. 25）（HT200,弹性模量E= 11 Pa, 泊松比λ=,密度ρ=7800 kg/m 3） （ HT200 122 /0. 3 /7. 2 ×10 - 6） (材料HT200,密度为7. 8103 kg / m 3 ,弹性模量为 145 GPa,泊松比为 ( HT200,其弹性模量 E=140GPa,泊松比μ=,密度ρ=×10 3 kg/m 3) (模具材料为灰口铸铁 HT200,%,%,密度 7210 kg / m3 ,泊松比。) (箱体材料为HT200,其性能参数为:弹性模量E=×10 11 Pa,泊松比μ=,密度为ρ=×10 3 -3 ) (模型材料HT200,其主要物理与机械性能参数如下:密度 t/m 3 ,弹性模量126 GPa, 泊松比 (垫板的材料采用 HT200, 材料相关参数查表可得, 弹性模量 E = 1120 ×10 5 N /mm 2 , 泊松比μ= 0125, 密度ρ=712 ×10 - 9 t /mm 3) 表58-23，常用材料的弹性模量，泊松比和线胀系数

常用弹性模量及泊松比 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━名称弹性模量E 切变模量G 泊松比μ GPa GPa ──────────────────镍铬钢 206 合金钢 206 碳钢 196-206 79 铸钢 172-202 球墨铸铁 140-154 73-76 灰铸铁 113-157 44 白口铸铁 113-157 44 冷拔纯铜 127 48 轧制磷青铜 113 41 轧制纯铜 108 39 轧制锰青铜 108 39

常用材料的弹性模量及泊松比

常用材料的弹性模量及泊松比 数据表(S) 序号材料名称弹性模量\E\Gpa 切变模量\G\Gpa 泊松比\μ 1 镍铬钢、合金钢206 79.38 0.25～0.3 2 碳钢196～206 79 0.24～0.28 3 铸钢172～202 - 0.3 4 球墨铸铁140～154 73～76 - 5 灰铸铁、白口铸铁113～157 44 0.23～0.27 6 冷拔纯铜12 7 4 8 - 7 轧制磷青铜113 41 0.32～0.35 8 轧制纯铜108 39 0.31～0.34 9 轧制锰青铜108 39 0.35 10 铸铝青铜103 41 - 11 冷拔黄铜89～97 34～36 0.32～0.42 12 轧制锌82 31 0.27 13 硬铝合金70 26 - 14 轧制铝68 25～26 0.32～0.36 15 铅17 7 0.42 16 玻璃55 22 0.25 17 混凝土14～23 4.9～15.7 0.1～0.18 18 纵纹木材9.8～12 0.5 - 19 横纹木材0.5～0.98 0.44～0.64 - 20 橡胶0.00784 - 0.47 21 电木 1.96～2.94 0.69～2.06 0.35～0.38 22 尼龙28.3 10.1 0.4 23 可锻铸铁152 - - 24 拔制铝线69 - - 25 大理石55 - - 26 花岗石48 - - 27 石灰石41 - - 28 尼龙1010 1.07 - - 29 夹布酚醛塑料4～8.8 - - 30 石棉酚醛塑料 1.3 - - 31 高压聚乙烯0.15～0.25 - - 32 低压聚乙烯0.49～0.78 - - 33 聚丙烯 1.32～1.42 - - 34 Q235钢筋210 35 HRB335级HRB400级 RRB400级 200 36 钢绞线195

常用材料力学性能.

常用材料性质参数 材料的性质与制造工艺、化学成份、内部缺陷、使用温度、受载历史、服役时间、试件尺寸等因素有关。本附录给出的材料性能参数只是典型范围值。用于实际工程分析或工程设计时,请咨询材料制造商或供应商。 除非特别说明,本附录给出的弹性模量、屈服强度均指拉伸时的值。 表 1 材料的弹性模量、泊松比、密度和热膨胀系数 材料名称弹性模量 E GPa 泊松比ν 密度 kg/m3 热膨胀系数α10-6/℃ 铝合金 -79 黄铜 青铜 铸铁 混凝土 (压 普通增强轻质 17-31 2300 2400

1100-1800 7-14 铜及其合金玻璃 镁合金镍合金 (蒙乃尔铜镍 塑料 尼龙聚乙烯 2.1-3.4 0.7-1.4 0.4 0.4 880-1100 960-1400 70-140 140-290 岩石 (压 花岗岩、大理石、石英石石灰石、沙石 40-100 20-70 0.2-0.3 0.2-0.3 2600-2900 2000-2900

5-9 橡胶 130-200 沙、土壤、砂砾钢 高强钢不锈钢结构钢 190-210 0.27-0.30 7850 10-18 14 17 12 钛合金钨木材 (弯曲 杉木橡木松木 11-13 11-12 11-14 480-560 640-720 560-640 1 表 2 材料的力学性能 材料名称 /牌号屈服强度 s σ MPa 抗拉强度 b σ

MPa 伸长率 5 δ % 备注 铝合金 LY12 35-500 274 100-550 412 1-45 19 硬铝 黄铜青铜 铸铁 (拉伸 HT150 HT250 120-290 69-480 150 250 0-1 铸铁 (压缩混凝土 (压缩铜及其合金 玻璃

【G】常见材料的泊松比

CTGS--资料文件 1 / 2 常见材料的泊松比、弹性模量 (2007-08-26 16:26:46) 转载▼ 标签： 知识/探索 分类： 土木工程 收集了几种常见材料的泊松比,供大家作分析时的参考. 轧制黄铜：0.36 轧制青铜：0.32-0.35 硬铝合金：0.26-0.33 锰 合 金：0.25-0.30 混 凝 土：0.1-0.22 一般取1/6即0.167 锌 ：0.27 铅 ：0.42 橡 胶 ：0.47碳 钢：0.24-0.29 铸 钢：0.3 合金钢：0.25-0.3 轧制钢：0.31-0.34 某试验数据: 中强混凝土（比如：C40）可取0.24 高强混凝土（比如：C70）可取0.23 超高强混凝土（比如：C100）可取0.20 特种超强混凝土（比如：C150~C200）可取0.17 序号 材料名称 弹性模量\E\Gpa 切变模量\G\Gpa 泊松比\μ 1 镍铬钢、合金钢 206 79.38 0.25～0.3 2 碳钢 196～206 79 0.24～0.28 3 铸钢 172～202 - 0.3 4 球墨铸铁 140～154 73～76 - 5 灰铸铁、白口铸铁 113～157 44 0.23～0.27 6 冷拔纯铜 12 7 4 8 - 7 轧制磷青铜 113 41 0.32～0.35 8 轧制纯铜 108 39 0.31～0.34 9 轧制锰青铜 108 39 0.35 10 铸铝青铜 103 41 - 11 冷拔黄铜 89～97 34～36 0.32～0.42 12 轧制锌 82 31 0.27

CTGS--资料文件 13 硬铝合金70 26 - 14 轧制铝68 25～26 0.32～0.36 15 铅17 7 0.42 16 玻璃55 22 0.25 17 混凝土14～23 4.9～15.7 0.1～0.18 18 纵纹木材9.8～12 0.5 - 19 横纹木材0.5～0.98 0.44～0.64 - 20 橡胶0.00784 - 0.47 21 电木 1.96～2.94 0.69～2.06 0.35～0.38 22 尼龙28.3 10.1 0.4 23 可锻铸铁152 - - 24 拔制铝线69 - - 25 大理石55 - - 26 花岗石48 - - 27 石灰石41 - - 28 尼龙1010 1.07 - - 29 夹布酚醛塑料4～8.8 - - 30 石棉酚醛塑料 1.3 - - 31 高压聚乙烯0.15～0.25 - - 32 低压聚乙烯0.49～0.78 - - 33 聚丙烯 1.32～1.42 - - 2 / 2

常见材料的泊松比定稿版

常见材料的泊松比 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

常见材料的泊松比、弹性模量 (2007-08-26 16:26:46) 转载▼ 标签： 分类：土木工程 知识/探索 收集了几种常见材料的泊松比,供大家作分析时的参考.轧制黄铜：0.36 轧制青铜：0.32-0.35 硬铝合金：0.26-0.33 锰合金：0.25-0.30 混凝土：0.1-0.22 一般取1/6即0.167 锌：0.27 铅：0.42 橡胶：0.47 碳钢：0.24-0.29 铸钢：0.3 合金钢：0.25-0.3 轧制钢：0.31-0.34

某试验数据: 中强混凝土（比如：C40）可取0.24 高强混凝土（比如：C70）可取0.23 超高强混凝土（比如：C100）可取0.20 特种超强混凝土（比如：C150~C200）可取0.17 序号材料名称 弹性模量 \E\Gpa 切变模量 \G\Gpa 泊松比\μ 1镍铬钢、合金钢20679.380.25～0.3 2碳钢196～206790.24～0.28 3铸钢172～202-0.3 4球墨铸铁140～15473～76- 5灰铸铁、白口铸铁113～157440.23～0.27 6冷拔纯铜12748- 7轧制磷青铜113410.32～0.35

8轧制纯铜108390.31～0.34 9轧制锰青铜108390.35 10铸铝青铜10341- 11冷拔黄铜89～9734～360.32～0.42 12轧制锌82310.27 13硬铝合金7026- 14轧制铝6825～260.32～0.36 15铅1770.42 16玻璃55220.25 17混凝土14～23 4.9～15.70.1～0.18 18纵纹木材9.8～120.5- 19横纹木材0.5～0.980.44～0.64-

常用材料泊松比

常用材料泊松比 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

摩擦系数 ？ ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━摩擦副材料摩擦系数μ 无润滑有润滑 ──────────────────────── 钢-钢* 钢-软钢 钢-不淬火的T8 钢-铸铁 钢-黄铜 钢-青铜 钢-铝 钢-轴承合金 ？ 钢-夹布胶木 - 钢-钢纸 - 钢-冰 * - 石棉基材料-铸铁或钢 皮革-铸铁或钢 材料(硬木)-铸铁或钢 软木-铸铁或钢 钢纸-铸铁或钢

毛毡-铸铁或钢 软钢-铸铁*, 软钢-青铜*, 铸铁-铸铁 铸铁-青铜** 铸铁-皮革 *,*, 铸铁-橡皮 皮革-木料 - 铜-T8钢 铜-铜 - 黄铜-不淬火的T8钢 黄铜-淬火的T8钢 黄铜-黄铜 黄铜-钢 黄铜-硬橡胶 - 黄铜-石板 - 黄铜-绝缘物 - 青铜-不淬火的T8钢 - 青铜-黄铜 - 青铜-青铜 青铜-钢 - 青铜-夹布胶木 - 青铜-钢纸 - 青铜-树脂 -

青铜-硬橡胶 - 青铜-石板 - 青铜-绝缘物 - 铝-不淬火的T8钢 铝-淬火的T8钢 铝-黄铜 铝-青铜 - 铝-钢 铝-夹布胶木 - 硅铝合金-夹布胶木- 硅铝合金-钢纸- 硅铝合金-树脂- 硅铝合金-硬橡胶- 硅铝合金-石板- 硅铝合金-绝缘物- 钢-粉末冶金 - 木材-木材 * 麻绳-木材 - 45号淬火钢-聚甲醛 45号淬火钢-聚碳酸脂 45号淬火钢-尼龙9(加3%MoS2填充料) 45号淬火钢-尼龙9(加30%玻璃纤维填充物) 45号淬火钢-尼龙1010 -

常用材料的弹性模量及泊松比

密度 切变弹性模 量杨氏弹性模 量泊松比声阻抗ρＧ　ｘ１０ １１ Ｅ　ｘ１０ １１ σ Ｚ　ｘ１０ ６ｇ／ｃｍ ３ （达因／ｃｍ２）（达因／ｃｍ２） （ｇ／ｃｍ２ ｓ）横波瑞利波 ＣＳＣＲ 铝Ａｌ２．７２．５６６．８５０．３４１．６９６．２６３．０８铝１１００－０２．７１１．７２６．３５３．１２．９铝２１１７－Ｔ４２．８１．７５６．２５３．１２．７９铝２５０２．７１ １．７２ ６．３５３．１２．９铝１７ＳＴ２．６９ ７．１８０．３５５１．７５６．２５３．１２．７９铝ＬＹ１２板材６．１３３．０７ 铍Ｂｅ１．８２１４．０８２９．６５０．０５２．３３１２．８８．７１７．８７镁Ｍｇ１．７４１．６１ ４．５７ ０．３１ １．０１５．７７３．０９２．７４镁Ａｍ３５１．７４１．０１５．７９３．１２．８７镁Ｍ１Ａ１．７６１．０１５．７４３．１ ２．８７钼Ｍｏ１０．２６．３８６．２５３．３５３．１１ 钯Ｐｄ１２３．６ ３ 钴Ｃｏ８．９铪Ｈｆ１３．３１钒Ｖ６．１铬Ｃｒ７．１９铌Ｎｂ８．５７铼Ｒｅ２０．５３铱Ｉｒ２２．４５１．４１０．７铂Ｐｔ ２１．４５．９７１６．８ ０．３９ ８．４６ ３．９６１．６７铂铱合金２５板材４．３１ １．９５ 镓Ｇａ５．９１硅Ｓｉ２．３３锆Ｚｒ６．５２．８ ４．３１锆合金６．５４１．９２２．４ 锑Ｓｂ６．７７．７５１．４４２．１６０．８１锌Ｚｎ７．１４．１２１０．３０．２５２．９６４．１７２．４１铋Ｂｉ９．６１．１９３．１４０．３３２．１４２．１８１．１ 铀Ｕ１８．７３．３７１．９３ 镉Ｃｄ８．６１．９４４．９５０．３２．４２．７８１．５银Ａｇ１０．５２．３６７．３２０．３８ ３．８３．６１．５ 德国银８．７３．１２４．７６钽Ｔａ１６．６１８．６５．５６３．３５金Ａｕ１９．３２．７８７．９５ ０．４２６．２６３．２４１．２铟Ｉｎ７．３１铊Ｔｌ８．５８４．２５ ４．９５２．１８锡Ｓｎ７．３２．０４５．４４ ０．３３ ２．４２３．３２１．６７汞Ｈｇ１３．５５１．９５１．４５汞Ｈｇ（２０℃）１３．５５／１３．６１．９７３ １．４５１钨Ｗ１９．２５ １３．１３５．４０．３５９．９８５．１８２．８７２．６５超硬合金１１－１５７．７／１０．２６．８／７．３ 铁Ｆｅ ７．７ ８．０３２０．６ ０．２６ ４．５ ５．８５ ３．２３２．２３材料 声速　Ｋｍ／ｓ 体积纵波Ｃ Ｌ 金属

各种材料的泊松比

各种材料的泊松比 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━名称弹性模量 E 切变模量 G 泊松比μ GPa GPa ─────────────────────────镍铬钢 206 79.38 0.25-0.30 合金钢 206 79.38 0.25-0.30 碳钢 196-206 79 0.24-0.28 铸钢 172-202 0.3 球墨铸铁 140-154 73-76 0.23-0.27 灰铸铁 113-157 44 0.23-0.27 白口铸铁 113-157 44 0.23-0.27 冷拔纯铜 127 48 轧制磷青铜 113 41 0.32-0.35 轧制纯铜 108 39 0.31-0.34 轧制锰青铜 108 39 0.35 铸铝青铜 103 41 冷拔黄铜 89-97 34-36 0.32-0.42 轧制锌 82 31 0.27 硬铝合金 70 26 轧制铝 68 25-26 0.32-0.36 铅 17 7 0.42 玻璃 55 22 0.25 混凝土 14-23 4.9-15.7 0.1-0.18 纵纹木材 9.8-12 0.5 横纹木材 0.5-0.98 0.44-0.64 橡胶 0.00784 0.47 电木 1.96-2.94 0.69-2.06 0.35-0.38 尼龙 28.3 10.1 0.4

可锻铸铁 152 拔制铝线 69 大理石 55 花岗石 48 石灰石 41 尼龙1010 10.7 夹布酚醛塑料 4-8.8 石棉酚醛塑料 1.3 高压聚乙烯 0.15-0.25 低压聚乙烯 0.49-0.78 聚丙烯 1.32-1.42