푸아송비란?
푸아송비(ν, "뉴")는 재료에 하중이 가해질 때, 하중 방향과 수직 방향으로 재료가 어떻게 변형되는지를 나타내는 기본적인 재료 물성치입니다. 막대를 잡아당기면 길이가 늘어나는 동시에(축변형률) 두께가 얇아집니다(횡변형률). 푸아송비는 이 두 변형률 비율에 음수를 붙인 값으로, 단위가 없는 무차원 값입니다. 대부분의 공학용 금속은 약 0.3, 고무는 거의 압축되지 않아 0.5에 가깝고, 코르크는 0에 가깝습니다.
계산기 사용 방법
횡변형률(가로 방향 변형률)과 축변형률(길이 방향 변형률)을 입력하세요. 변형률은 각 방향에서 길이 변화량을 원래 길이로 나눈 값입니다. 인장 상태에서는 축변형률이 양수, 횡변형률이 음수가 되어 푸아송비는 양수로 나옵니다. 입력하는 즉시 무차원 값이 계산됩니다.
공식 설명
공식은 $$\nu = -\frac{\varepsilon_{\text{횡}}}{\varepsilon_{\text{축}}}$$ 입니다. 음(−) 부호는 일반적인 재료, 즉 잡아당기면 옆으로 수축하는 재료에서 결과가 양수로 나오도록 보정해 줍니다. 잡아당기면 오히려 두꺼워지는, 푸아송비가 음수인 재료를 옥세틱(auxetic) 재료라고 합니다.
예제 풀이
강철 봉을 잡아당겨 축변형률이 0.01, 횡변형률이 −0.0025가 되었다고 합시다. 그러면 $$\nu = -\frac{-0.0025}{0.01} = \frac{0.0025}{0.01} = 0.25$$ 입니다. 이는 여러 종류의 강철에서 흔히 나타나는 전형적인 값입니다.
자주 묻는 질문
푸아송비의 이론적 범위는 어떻게 되나요? 등방성 재료의 경우 \(-1.0\)에서 \(0.5\) 사이의 값을 가집니다.
결과가 음수로 나오는 이유는 무엇인가요? 일반적인 인장·압축 시험과 맞지 않는 부호로 변형률을 입력하면 음수 비율이 나올 수 있습니다. 한편 옥세틱 재료는 실제로 음의 푸아송비를 가집니다.
백분율(%)로 입력해도 되나요? 네, 두 변형률의 단위만 동일하면 됩니다. 푸아송비는 무차원 값이라 단위가 서로 상쇄됩니다.
