玻璃流动探索者分享 http://blog.sciencenet.cn/u/mqjiang 中国科学院力学研究所 非线性力学国家重点实验室 Associate Prof., Ph.D.

博文

纪念泊松《力学教程》发表200年之《泊松比与现代材料》 精选

已有 11071 次阅读 2011-10-25 19:42 |个人分类:科学史话|系统分类:科研笔记|关键词:face,法国,物理学家,数学家,white| face, 数学家, white, 法国, 物理学家

最近,为了纪念法国数学家、物理学家和力学家Simeon-Denis Poisson发表《Traité de Mécanique》《力学教程》200年,材料领域四位著名科学家联合撰文在Nature Materilas上发表了题为《Poisson's ratio and modern materials》的综述文章。

作者分别为:

G.N. Greaves,英国剑桥大学和阿伯里斯特维斯大学教授、2011 George W Morey奖获得者

A.L. Greer,英国剑桥大学教授、《Philosophical Magazine》主编

R.S. Lacks,美国威斯康辛大学麦迪孙分校教授、负泊松比材料发现者

T. Rouxel,法国雷恩一大教授

文中对于泊松本人的历史回顾:

泊松 Poisson, Simeon-Denis)(1781—1840)法国著名数学家、物理学家和力学家。1781 621日生于法国卢瓦雷省的皮蒂维耶,1840425日卒于法国索镇。

1798年入巴黎综合工科学校深造。在毕业时,因优秀的研究论文而被指定为讲师。受到P.-S.拉普拉斯J.-L.拉格朗日的赏识。1800年毕业后留校任教,1802年任副教授,1806年接替J.-B.-J.傅里叶任该校教授。1808年任法国经度局天文学家,1809年任巴黎理学院力学教授。1812年,年仅31岁就当选为巴黎科学院院士。

泊松的科学生涯开始于研究微分方程及其在摆的运动和声学理论中的应用。他工作的特色是应用数学方法研究各类力学和物理问题,并由此得到数学上的发现。他对积分理论、行星运动理论、热物理、弹性理论、电磁理论、位势理论和概率论都有重要贡献。

泊松年仅18岁就发表了一篇关于有限差分的论文,受到了勒让德的好评.他一生成果累累,发表论文300多篇,其中包括:

1811年《力学教程》

1831年《弹性固体和流体的平衡和运动一般方程研究报告》

1829年《弹性体平衡和运动研究报告》

1837年《关于判断的概率之研究》

1837年《关于刑事案件和民事案件审判概率的研究》

以及《热的数学理论》、《关于球体引力》、《关于引力理论方程》和《毛细管作用新论》等等。

以他的姓名命名的有:泊松定理、泊松公式、泊松方程、泊松分布泊松过程、泊松积分、泊松级数、泊松变换、泊松代数、泊松比、泊松流、泊松核、泊松括号、泊松稳定性、泊松积分表示、泊松求和法……

其中泊松比在材料和力学领域最为熟知,应用也最为广泛。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(见下图),变化范围在0.5-1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。

Nature Materilas的这篇纪念文章,关注泊松比在材料领域的应用,回顾了领域内的一些经典工作,比如:

  • 泊松比与原子堆积密度的关系
  • 负泊松比材料,例如生物材料和一些特殊设计的人工复合材料
  • 泊松比与材料的各向异性
  • 相变过程中的泊松比效应
  • 泊松比与波色峰
  • 泊松比与玻璃的液体易碎性与固体弹性
  • 泊松比与韧-脆转变

通过这些工作的回顾,作者强调了泊松比的可变性(variablity),而这点往往被大家忽略(通常认为泊松比在过程中是常数)。最后,展望了泊松比在新材料设计方面的深远前景。

 



http://blog.sciencenet.cn/blog-43310-500932.html

上一篇:提出金属玻璃的“剪切带韧性”概念
下一篇:非晶合金与强激光相互作用

16 田灿荣 蒋迅 石富强 徐坚 张开明 郭胜锋 谭军 王军强 黄林科 徐庆征 强涛 侯宁 niming007 Geisla ustcMBD wangyq12

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (5 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2019-12-13 06:19

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部