3D打印復(fù)合結(jié)構(gòu)本質(zhì)上含有小的孔隙，在其使用過程中出現(xiàn)的不同程度層間脫粘、絲間脫粘、層間斷裂、跨層斷裂甚至于裂紋多扭結(jié)現(xiàn)象均會致使3D打印復(fù)合結(jié)構(gòu)的斷裂失效。因此，研究3D打印復(fù)合結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能是至關(guān)重要的，3D打印復(fù)合結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能一直是眾多學(xué)者的研究焦點。以下為相關(guān)研究情況：

3D打印材料斷裂性能研究

ABS材料

• B.Ameri等人：采用擴(kuò)展有限元粘接區(qū)模型（XFEM - CZM）和平均應(yīng)變能量密度（ASED）準(zhǔn)則研究3D打印ABS材料的斷裂性能，對不同預(yù)裂紋角的ABS材料的SCB試件在不同加載條件下進(jìn)行試驗。結(jié)果表明：其能夠預(yù)估3D打印ABS材料在混合模式I/II載荷下的裂紋擴(kuò)展路徑和峰值荷載，且仿真結(jié)果和試驗結(jié)果誤差不超過10%。
• Anar Nurizada等人：采用尺寸效應(yīng)法研究3D打印ABS材料的斷裂性能。結(jié)果表明：3D打印ABS試件的斷裂具有很強(qiáng)的各向異性及準(zhǔn)脆性，尺寸效應(yīng)法能夠嚴(yán)格評估3D打印ABS材料的斷裂性能，能夠確定真實的斷裂韌性值及斷裂損傷區(qū)尺寸等，且有助于確定LEFM理論不能應(yīng)用的尺寸范圍。
• B.Ameri等人：通過使用改進(jìn)的3D打印技術(shù)制備6種不同預(yù)制裂紋角度的SCB試件研究ABS試件的裂紋擴(kuò)展路徑和斷裂韌性。采用最大切向應(yīng)力（MTS）準(zhǔn)則和廣義最大切向應(yīng)力準(zhǔn)則（GMTS）預(yù)估試件的斷裂峰值載荷。結(jié)果顯示：使用改進(jìn)的3D打印技術(shù)制作的試件的失效應(yīng)變很小，塑性區(qū)域可以被忽略。GMTS準(zhǔn)則對不同裂紋角的試件的斷裂峰值載荷預(yù)測誤差約為4.92%。
• Nahal Aliheidari等人：采用斷裂力學(xué)的方法，制作了ABS的DCB試件用來研究噴嘴溫度、床層溫度、層厚及層寬對斷裂性能的影響。結(jié)果表明：層間粘附性和中間層結(jié)構(gòu)的變化與過程參數(shù)有很強(qiáng)的相關(guān)性，隨著噴嘴溫度、床溫的升高，層厚降低，層間斷裂性增大。
• 王凱歌等人：運(yùn)用線彈性斷裂力學(xué)理論對ABS缺口沖擊試驗結(jié)果進(jìn)行分析和表征，試驗結(jié)果表明：沖擊功隨缺口深度、跨距的增加而降低，隨缺口底部曲率半徑、厚度的增大而增大；臨界能量釋放率隨缺口深度、曲率半徑、厚度的增大而增大，隨跨距的增大而降低。

PLA材料

• A.A.Ahmed等人：為了驗證線性彈性臨界距離理論（TCD）對3D打印PLA制作的缺口試件靜態(tài)強(qiáng)度的適用性。通過對不同壁厚和不同的填充方向的缺口試件進(jìn)行拉伸試驗和三點彎曲試驗。結(jié)果顯示：TCD準(zhǔn)則可以準(zhǔn)確預(yù)估其靜強(qiáng)度，誤差大約在20%。
• John P.Isaac等人：利用數(shù)字圖像相關(guān)法（DIC）研究了三種不同填充角度（0°/90°、45°/-45°、0°/45°/90°/-45°）的3D打印試件的斷裂行為，結(jié)果表明：0°/45°/90°/-45°打印的結(jié)構(gòu)比其他兩種更常見的結(jié)構(gòu)有更高的斷裂韌性值，在裂紋擴(kuò)展過程中具有較高的韌性和能量吸收。
• Florian Arbeiter等人：利用線彈性斷裂力學(xué)（LEFM）和彈塑性斷裂力學(xué)（EPFM），詳細(xì)研究了3D打印PLA材料的緊湊拉伸（CT）和SENB試件在不同填充角度下（0°、90°和0°/90°）制作的試件的斷裂性能。結(jié)果顯示：0°和0°/90°填充角度試件表現(xiàn)出幾乎相同的斷裂行為，而90°填充角度試件的斷裂值略高。
• A.A.Ahmed等人：通過使填充角度從0°到90°的變化，水平制造了含有裂紋缺口的PLA 3D打印試件，填充角度對水平制作的3D打印PLA試件的抗斷裂性能的影響可以忽略，精度損失很小。

PC材料

• Bahador Bahramia等人：利用MTS和GMTS研究3D打印聚碳酸酯（PC）試件的斷裂性能。對48個SCB試件進(jìn)行三點彎曲試驗，結(jié)果顯示：所有試件的斷裂韌性值都置于兩條GMTS曲線之間，或者位于兩條曲線之外的10%誤差范圍內(nèi)，發(fā)生層間和跨層斷裂的試驗數(shù)據(jù)點分別位于GMTS曲線的下限和上限處，發(fā)生裂紋多扭結(jié)的試驗數(shù)據(jù)點位于GMTS范圍的中間。
• Mohammad Reza Khosravani等人：采用J積分失效準(zhǔn)則和等效材料概念相結(jié)合的方法研究了3D打印PC和尼龍絲材料的U型切口試件在模式I和混合模式I/II模式下的斷裂性能。EMC與J積分準(zhǔn)則相結(jié)合能有效預(yù)測試件的極限承載力，且PC材料制作的試件相較于尼龍材料有著更強(qiáng)的抗斷裂能力。

3D打印試件斷裂性能預(yù)測與表征方法研究

• Saty Dev等人：結(jié)合了響應(yīng)面法（RSM）和遺傳算法（GA）來預(yù)測3D打印ABS試件的彎曲強(qiáng)度，研究了打印層厚（0.1、0.2和0.3mm）、噴嘴溫度（220、230和240℃）和打印速度（30、50和70mm/s）的影響。試驗驗證了RSM - GA的預(yù)測結(jié)果與在相同參數(shù)下的試驗值的偏差為0.69%。
• A.R.Torabi等人：制作了PMMA的單邊缺口拉伸試件（SENT）和單邊缺口彎曲試件（SENB），每個試件都考慮了5個不同的缺口的開口角度（0°、30°、60°、90°和120°）。利用DIC推導(dǎo)了被測試件的I型缺口應(yīng)力強(qiáng)度因子，結(jié)果顯示：DIC方法得到的尖銳的I型缺口的應(yīng)力強(qiáng)度因子與文獻(xiàn)中有很好的一致性。
• Pengfei Li等人：提出了3D打印層狀結(jié)構(gòu)各向異性彈塑性斷裂的相場模型，結(jié)果顯示：此模型可以描述層狀彈性塑性結(jié)構(gòu)中復(fù)雜的裂紋起始和擴(kuò)展及從準(zhǔn)脆性到彈塑性斷裂行為的轉(zhuǎn)變。通過試驗驗證了該模型在3D打印聚合物材料中的應(yīng)用。
• P.Seibert等人：利用以往文獻(xiàn)中試驗數(shù)據(jù)，驗證了平均應(yīng)變能量密度（ASED）準(zhǔn)則對PLA缺口試件的斷裂預(yù)測，并將結(jié)果與TCD進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示：ASED準(zhǔn)則預(yù)測斷裂韌性結(jié)果是保守的，散射和平均誤差的數(shù)量級都非常大。ASED準(zhǔn)則的主要是對極粗網(wǎng)格的高公差，這對處理大的和幾何上復(fù)雜的組間是有益的。

其他3D打印材料斷裂性能研究

• Nahal Aliheidari等人：提出了一種斷裂力學(xué)方法來表征3D打印材料的抗斷裂性和層間粘附性。對三種不同的噴嘴溫度下（210℃ - 230℃ - 240℃）制作ABS的DCB試件進(jìn)行試驗，結(jié)果顯示：在240℃打印的試件的層間粘附性更好，抗斷裂性更高，大約是210℃打印的試件抗斷裂性的3倍。
• Sahel shahbaz等人：采用虛擬各向同性材料概念（VIMC）與應(yīng)力（PS）、平均應(yīng)力（MS）和平均應(yīng)變能密度（ASED）準(zhǔn)則相結(jié)合的方法對其ABS的U型缺口試件（不同的缺口尖半徑）的斷裂行為進(jìn)行研究，結(jié)果表明：VIMC - MS準(zhǔn)則預(yù)測效果最佳，0°、30°和45°的U型試件發(fā)生層間及跨層斷裂，而60°與90°的試件發(fā)生層間斷裂。
• A.Ameri等人：制作了ABS的半圓形彎曲（SCB）試件，在純模式I到純模式II條件下對其三點彎曲試驗來研究其斷裂性能。結(jié)果顯示：當(dāng)接近純模態(tài)II時，彎曲強(qiáng)度顯著降低，純模式II條件的斷裂能高于混合模式或純模式I條件下。

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