Coeficiente de Poisson — valores de materiales comunes

Resumen

El coeficiente de Poisson ($\nu$) es una propiedad fundamental del material que describe cómo se deforma un material bajo esfuerzo uniaxial. Cuando un material se estira, se contrae en la dirección perpendicular a la carga aplicada. El coeficiente de Poisson cuantifica esta relación como la razón negativa de la deformación unitaria lateral (transversal) a la deformación unitaria axial (longitudinal). Para la mayoría de los materiales de ingeniería estables, su valor se encuentra entre 0 y 0.5. Los materiales con un coeficiente de 0.5 se consideran incompresibles (como el caucho), mientras que el corcho tiene un coeficiente cercano a cero.

Fórmulas clave

La deformación unitaria axial ($\varepsilon_l$) y la deformación unitaria lateral resultante ($\varepsilon_t$) se definen como:

$\varepsilon_l = \frac{\Delta l}{l}$

$\varepsilon_t = \frac{\Delta d}{d}$

El coeficiente de Poisson ($\nu$) es el negativo de la razón de estas deformaciones unitarias:

$\nu = -\frac{\varepsilon_t}{\varepsilon_l}$

Para una geometría cilíndrica inicial, el cambio en el radio ($\Delta r$) puede calcularse si se conoce la deformación axial:

$\Delta r = -\nu \cdot r \cdot \frac{\Delta l}{l}$

Variables

• $l$ : Longitud original
• $\Delta l$ : Cambio en la longitud (deformación axial)
• $d, r$ : Diámetro o radio original
• $\Delta d, \Delta r$ : Cambio en el diámetro o radio (deformación lateral)
• $\varepsilon_l$ : Deformación unitaria axial (longitudinal) (adimensional)
• $\varepsilon_t$ : Deformación unitaria lateral (transversal) (adimensional)
• $\nu$ : Coeficiente de Poisson (adimensional)

Datos de referencia

Los valores típicos del coeficiente de Poisson para materiales de ingeniería comunes se conservan en la tabla de la fuente original restaurada a continuación.

Calculadora de ejemplo

Calcular la contracción radial de una barra de aluminio bajo tensión.

Tablas de Fuente Original Restauradas

Las siguientes tablas se restauran de la página de fuente original para preservar los datos de referencia completos.

Ratios de Poisson Materiales Comunes

Gráfico Interactivo del Coeficiente de Poisson

El diagrama original se conserva a continuación. Los valores numéricos de los materiales de la tabla fuente también se representan como un gráfico interactivo para una comparación rápida; las filas de origen expresadas como rangos permanecen en la tabla completa superior.

Notas de Ingeniería

• Incompresibilidad: El valor teórico máximo de 0.5 corresponde a un material perfectamente incompresible, donde el volumen se conserva durante la deformación.
• Anisotropía: Los valores pueden variar significativamente con la dirección en materiales compuestos, metales laminados o madera.
• Rango de Validez: Los valores tabulados son para condiciones elásticas lineales y de pequeñas deformaciones. La deformación plástica o las grandes deformaciones pueden alterar la relación efectiva.
• Medición: El coeficiente de Poisson a menudo se determina experimentalmente midiendo simultáneamente deformaciones axiales y laterales durante una prueba de tracción.
• Impacto en el Diseño: Un coeficiente de Poisson más alto indica una mayor expansión lateral bajo compresión, lo cual es crítico en aplicaciones como el diseño de juntas o los ensamblajes a presión.

Referencias

• Fuente Original: Coeficiente de Poisson - Engineering ToolBox