3D打印復合結構等類似的非均質結構，基于BEM對結構的斷裂性能進行評估時，對峰值載荷Pmax對應的擴展裂紋長度afic的測量是很重要的。

因肉眼不能觀測到內部結構的實際斷裂情況，很難獲得精確的虛擬裂紋長度數值，只能通過測量表面實際觀測的裂紋長度來近似。對各種尺寸類型的試件的afic分別測量，之后進一步得出試件的結構特征參數Cch，將其與試件的幾何尺寸值與峰值載荷Pmax值帶入BEM中，計算3D打印試件的拉伸強度ft和斷裂韌性KIC。

PLA材料單邊缺口三點彎曲試件特性

對于由PLA材料制備的各個單邊缺口三點彎曲試件：
因絲材結合面的質量及力學性能與孔隙率等相關，所以各個試件的微觀結構在本質上均是隨機的，各不相同。試驗完成后，觀察發現各個試件即使在同種承載模式下，形成的裂尖損失區都很隨機，差異明顯，各個試件裂尖損傷區的孔隙率也不一致。通常表現為試件的幾何尺寸越大，裂尖損失區越大，對應的擴展裂紋長度afic也就越長。
對于同種尺寸類型的各個試件，即使是對于同一試件，在三點彎曲試驗過程中，試件兩側的裂尖損失區的形狀、長度及損傷區孔隙率也隨機分布，均不相同，有較為明顯的差異。

裂紋擴展長度測量方法

對3D打印試件表面的裂紋擴展長度進行測量時，發現在試驗過程中裂紋尖端存在開裂現象，裂尖形狀和角度均發生了變化，試驗結束后難以確認試件最初的裂紋尖端位置，無法對試件的裂紋擴展長度直接進行測量。
所以對于每個試件的裂紋擴展長度的測量采用間接測量法，測量的工具選擇精度為0.01mm的游標卡尺。就以試件表面觀測到的裂紋終止點作為最終的裂紋終止點，對試件兩側裂紋終止點分別做標記，分別測量試件底部到裂紋終止點的距離作為完整的裂紋深度。
試件的裂尖損失區較大，所以在實際測量過程中產生的測量誤差以及試件內部的裂紋終止點與表面觀測到的最終的裂紋終止點的誤差對于最終計算拉伸強度產生的誤差很小，可以忽略不計。

3D打印試件斷裂階段

3D打印試件的斷裂屬于準脆性斷裂，在試驗過程中，一共包括三個階段：

• 線性階段：當施加在試件上方的載荷逐漸增大，上方壓頭向下的位移逐漸增加時，載荷 - 位移曲線顯現的是線性段。此時在試件表面肉眼觀測不到裂紋，試件內部的絲材受到載荷作用不斷被拉長，變形增加。
• 軟化階段：隨著載荷不斷增加，壓頭繼續向下壓，試件的斷裂都是從裂尖位置開始，隨著載荷增大一步步打開變鈍，裂紋尖端角不斷張開，角度增大，相鄰層結構界面出現脫粘，同層的絲材隨著載荷不斷增大沿著橫向產生變形發生層間斷裂進一步延伸至跨層斷裂。在跨中位置沿著裂紋尖端上方開始出現微裂紋，裂紋在與施力方向相反的方向向上開始不斷增長，此時載荷 - 位移曲線顯現的是非線性段，試件上方開始出現局部塑性變形。
• 失效階段：隨著載荷不斷增加，裂紋擴張進一步擴大沿著45°/135°的方向形成裂紋多扭結現象。當施加的荷載達到峰值載荷Pmax后荷載逐漸下降，裂紋繼續增長。對所有的試件，當施加的荷載下降了Pmax的2%時對試件卸載停機。

3D打印試件斷裂模式

3D打印試件具有三種不同的斷裂模式：裂紋首先經歷層間斷裂，此時裂紋主要在相鄰的打印層之間擴展，受層間結合強度影響顯著；之后是跨層斷裂，裂紋突破層間限制，向其他層擴展，涉及更廣泛的材料區域；最終形成裂紋多扭結的路徑，裂紋在擴展過程中不斷改變方向，形成復雜的扭結形態，這種斷裂模式綜合反映了3D打印材料在不同方向和層次上的力學性能差異以及裂紋擴展的動態特性。

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