3D打印材料没有类似于混凝土材料中骨料一样的结构单元，因此引入材料的结构特征参数Cch来描述3D打印材料的裂纹扩展长度的变化。通过之前的研究，可以发现由聚乳酸材料打印制作3D打印试件，经三点弯曲试验后试件表面形成的裂尖宏观损伤区较大。所以试验结束后，对于所有试件使用精度为0.01mm游标卡尺分别测量其裂纹扩展长度afic。由于裂尖损伤区的分布随机性，使用离散参数β将裂纹扩展长度afic和结构特征参数Cch联系起来，经研究发现，β = 1.5最合适。
3D打印技术基础
3D打印技术中最常用的是熔融沉积制造技术（FDM）（非金属打印技术）和选择性激光烧结技术（SLS）（金属打印技术）。本研究以FDM技术为基础打印试件来研究3D打印材料的断裂性能，使用的打印机型号为Raise 3D pro2 plus。
FDM打印成型过程
- 三维设计与文件上传：在FDM打印成型过程中，用SolidWorks软件对预想成型的试件模型进行三维设计，将设计好的文件以STL格式上传到切片软件ideaMaker中。
- 工艺参数设置：利用切片软件对所要打印试件进行工艺参数设置，包括填充角度、打印速度、打印层厚、打印温度以及填充结构等。打印参数的设置将会进一步影响构件的打印质量以及力学性能。
- 分层切片处理：对该模型进行分层切片处理，将模型横切成指定高度的非常薄的各个层，层层之间彼此堆叠。
- 格式转换与打印：将完成切片处理的模型转换为G-Code的格式供打印机读取，以便在3D打印机中进行打印。
FDM技术工作原理
FDM技术以PLA丝材为原材料，根据工作原理可分为熔融、沉积和成型这3个阶段：
- 第一阶段：将挤压喷嘴和打印平台加热到所需温度，直径为1.75mm的PLA丝材通过送丝机构进入挤压喷嘴，开始由固态熔化为半流动态。
- 第二阶段：打印喷嘴挤压半流动状态的PLA丝材，喷头按照STL文件设定的轨迹在XY平面上来回移动，边移动边挤出半流动态的PLA丝材并将其沉积在打印平台上，首先完成打印试件的外廓形状，之后再对其内部结构进行填充，直到一整层结构打印完成。
- 第三阶段：打印平台上的试件的凝固成型。当完成该层结构的打印后，打印平台会根据STL文件的设定沿着Z轴下降一定的高度，喷嘴也随之下降，进行新一层的熔化和沉积，之后进行重复操作处理，直至整个零件制作完成。
在打印好的试件中，往往可以观察到在相邻丝材之间存在宏观的界面孔隙，这是由于在打印过程中灯丝之间较弱的粘附性，层与层之间不完全重叠或同层打印相邻灯丝之间的不完全重叠。因其制造工艺，3D打印试件是典型的非均质结构，采用BEM来研究3D打印试件的断裂性能。
试件制备与处理
- 试件打印与支撑件剥离：打印参数设置下对设计的拉伸试件进行打印，打印完成后剥离支撑件和试件。
- 试件加固：试验前，为了防止在拉伸试验过程中在试件被夹持部位产生过大的应力集中，从而导致拉伸试件在未达到最大拉伸荷载前在被夹持部位发生断裂，也因为PLA材料属于塑料制品，为了防止被夹持端部位在试验过程中过早地被压溃失效，对其通过粘贴四块钢板进行加固，钢板尺寸为：长度30mm，宽度20mm，厚度1.5mm。
- 试件尺寸测量：拉伸试件可以被视为层状结构，通过层层叠加形成最终的试件。在试件打印完成后，分离支撑件和所需试件，对各个试件预制不同长度的初始裂纹之前，使用精度为0.01mm的游标卡尺对试件的长度L、高度W和厚度B进行了线性测量。测量发现每个试件长度、高度、厚度尺寸的数值均稍微偏大，而不是来自三维建模模型所设置的尺寸，这是由于3D打印机的图层分辨率的影响。在所有后续计算中，使用的试件各个方向上的尺寸均为各自游标卡尺测量的真实数值。对所有试件各个方向的尺寸进行多次测量，记录其平均值。
- 预制裂纹制作：测量结束后对三组试件分别制作多种尺寸的预制裂纹缺口深度。然后使用手术刀片来制造切割试件中已存在的裂缝，引入一个更锋利的裂纹形成裂纹尖端。
- 初始裂纹长度测量与记录：为了使测量的数据更加精准，采用金相显微镜对每个试件的初始裂纹长度进行测量。因为实际操作产生的误差，测量发现实际预制的初始裂纹长度通常和计划预制的理论值有偏差，而且试件两侧的初始裂纹长度一般不相等。在试验开始前，测量记录每个试件两侧的实际初始裂纹长度，对其取平均值作为每个试件实际的初始裂纹深度a0，在之后的计算中也将使用实际的平均初始裂纹长度值。
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