撕裂强度：它是什么、它与 3D 打印有何关系以及如何测量它

撕裂强度是材料抵抗垂直于所施加应力的破坏的能力。通常通过测量开始撕裂所需的力来测试这一点，同时将该力施加到靠近固定材料边缘的夹具的不受约束的区域。

在 3D 打印中，撕裂强度有助于定义特定 3D 打印构造方法的结构强度优势。这与 FDM 打印等各向异性施工方法尤其相关。各向异性材料具有不同的属性，具体取决于材料的模式和方向。这可以解释为类似于木材的“纹理”，其中沿着纹理的力（即与构建平面和主细丝方向对齐）比那些将细丝彼此拉开的力更好地抵抗。

撕裂强度值以材料样品的每毫米牛顿或每单位厚度的磅力（磅/英寸或牛/毫米）为单位测量。尽管如此，由于方法上的差异，不同测试设置的结果不能直接比较。测试装置将样品边缘的一部分限制在固定平面内，并将“自由”边缘夹在靠近限制的位置。这允许垂直于样品施加负载以引起撕裂。一些测试要求样品具有光滑的边缘，另一些测试使用指定的 V 形切口作为引发剂，还有一些测试使用指定的直切口来实现此目的。测量值是仅开始撕裂所需的力。 

本文将讨论撕裂强度的定义、其与3D打印的关系、其公式以及如何测量。

什么是撕裂强度？

撕裂强度是材料抵抗垂直破坏的能力。撕裂是许多材料都具有的一项关键能力，它是由垂直于材料平面的力引起的。超过撕裂强度的施加力会导致屈服点失效，使材料沿着力的施加线分开。撕裂强度通常可用于衡量非脆性材料的行为。脆性材料在扭曲时不会撕裂，但会断裂。该措施用于定义材料在失效前显着变形的能力。纸张具有可测量的撕裂强度，而玻璃则没有，因为它会发生脆性破坏。就有用的测量而言，撕裂测试通常在织物、纸张/卡片、软塑料和橡胶等片材上进行。

撕裂强度测量与 3D 打印有何关系？

测量撕裂强度与 3D 打印相关，因为了解各种 3D 打印技术的抗撕裂特性和零件的方向有助于制作可用于主动力测试的原型，而不仅仅是用于配合和形状。工艺、材料类型和构建方向的选择可能是确定 3D 打印零件是否适合预期用途的关键因素。

必须弯曲或抵抗弯曲、承受重复负载循环以及承受复杂负载情况的零件必须采用能够提供所需性能的工艺来制造。在需要灵活性的地方，基本 SLA 部件往往会立即断裂。另一方面，如果细丝方向沿着弯曲线（而不是穿过弯曲线或穿过弯曲线），则 FDM 打印的部件性能会更好。有关更多信息，请参阅我们的 3D 打印指南。

撕裂强度的公式是什么？

撕裂强度的计算公式为：

撕裂强度=F/t

无论撕裂是通过 V 型切口或 I 形切口预先引发的，还是边缘光滑且未损坏，都将测量引发撕裂的力。然后将该力（以 N 或 lbf 为单位）除以样品厚度（以毫米或英寸为单位），以提供力/单位厚度的标准化测量值。

撕裂强度的单位是什么？

撕裂强度以牛顿每毫米或磅力每英寸（N/mm 或 lbf/inch）为单位进行测量。

如何测试撕裂强度？

撕裂强度的测试通常在拉伸试验台上进行。将样品夹在试验机的上钳口和下钳口上。它的定向使得应力以撕裂运动的形式施加。最常见的格式使用恰当命名的裤子测试。 “腿”或裤子形状被夹在一个平面中并被拉动，就像在劈叉姿势中穿着一样。故障发生在裤子“腿”相交的地方。这会将材料边缘拉伸或变形为移位线（当加载到小于撕裂点时）。然后逐步增加力，直到应力集中处开始撕裂。

进行三种形式的边缘制备：V 型切口或 I 型切口作为引发剂，或者边缘光滑并在样品“腿”相交处形成未损坏的曲线。这些测试不一定具有可比性。引发剂可能导致比其他相同样品低得多的撕裂强度。应力（力）集中发生在低得多的应变（延伸/位移）水平下。

因此，撕裂强度测试被认为是证明失效模式的定性测试，而不是用于精确比较各种材料的价值比较测试。它可用于定性比较 相同形状/测试材料样品的力回弹。然而，测试样本中的定量测量可能只能定性地提供有关现实条件下的故障风险的信息，其中负载应用很少像测试实验室中的负载应用那样简化/理想。

如何测量撕裂强度？

在执行测试时，将重量或位移以及力测量模块施加到移动夹具上。引发撕裂的力是最终的测试测量值。样品形状和引发剂切口各不相同，但所有样品均经过排列，以便简单的拉伸载荷在样品中的预定点施加撕裂力。

ASTM International 测量不同材料撕裂强度的标准是什么？

ASTM D264是美国撕裂弹性测试标准，它规定了五种样品类型：A（新月形、剃刀切口）、B（温克尔曼）、C（格雷夫斯）、T（裤形撕裂）/ASTM D470和CP（约束路径裤形撕裂）。对于 A、B 或 C 型测试样品，撕裂强度的测量值只是力（引发撕裂）除以样品厚度。对于 T 或 CP 型试件，测量值为曲线上施加的平均力或中值力除以试件厚度。

ISO 34-1 原则上可以直接比较，但在许多关键细节上存在差异，这使得两个测试标准很难直接比较，即使对于相同的材料也是如此。

要了解更多信息，请参阅我们关于 ASTM International 的完整指南。

不同材料的撕裂强度有哪些示例？

1。织物撕裂强度

织物是由羊毛、尼龙和棉等材料编织而成的材料。棉织物的撕裂强度差异很大，具体取决于基材和施加的力。

2.橡胶的撕裂强度

各种橡胶材料的数值为：天然橡胶（23.95 +/-1.85 kN/m）、丁腈橡胶（9.14 +/-1.54 kN/m）、丁苯橡胶（4.88 +/-0.47 kN/m）和三元乙丙橡胶（7.27 +/-0.86 kN/m）。

3.塑料的撕裂强度

塑料的撕裂强度值会有所不同，具体取决于伸长方向、聚合物性能变化以及聚合物类型的广泛可用性。结果通常只对受到制造或使用压力的薄膜材料感兴趣。聚合物薄膜也倾向于使用 ASTM D1922 进行测试，即 Elmendorf 撕裂强度测试（结果以克为单位）。例如，莫代尔 HDPE 的 Elmendorf 撕裂强度为 120g MD（纵向）和 24g TD（横向）。而 LDPE 的 Elmendorf 撕裂强度为 320g MD 和 170g TD。

高抗撕裂材料有哪些类型？

在织物中，合成纤维具有更高的抗撕裂性能。 Kevlar® 和尼龙是柔性纤维中具有极高撕裂弹性的好例子。由于灾难性故障的严重后果，降落伞材料由细织尼龙制成。军用防弹衣和摩托车装甲一般采用kevlar®，低弹性和巨大的抗拉强度相结合，使面料更加坚硬而坚韧。

在弹性体中，最高的撕裂弹性来自天然橡胶和含有天然橡胶的化合物。这是由于天然（硫化）橡胶的断裂伸长率非常高。然而，在许多应用中，性能平衡有利于合成橡胶，它们通常更硬且更耐用。

抗撕裂性低的材料有哪些类型？

抗撕裂性较低的材料包括：纸张、PVC 薄膜、热塑性橡胶、硅橡胶和天然纤维织物。

什么是泪量比？

撕裂屈服比是材料在撕裂前表现出弹性和塑性变形能力的量度。例如，在负载下弹性变形的材料将在负载移除时恢复。如果超过弹性极限，发生塑性变形，卸载时会有一定的恢复。如果材料在达到屈服点后很快撕裂，则无法恢复。高撕裂屈服比表明材料在撕裂模式下过载时容易失效。

对于 3D 打印来说，平均撕裂强度测量值是多少？

3D 打印中被认为良好的平均撕裂强度测量取决于应用。打印中使用的原生材料的绝对撕裂弹性可以帮助用户评估所选的打印技术和材料。许多 3D 打印材料相对脆弱且易碎。撕裂强度有助于了解材料在负载下的行为。在各种机器方向上构建的模型的相对撕裂强度可能会有很大差异。当撕裂威胁沿主要纹理方向延伸时，材料将很脆弱。例如，在薄截面 FDM 中，细丝沿其长度方向的强度高于与轴成 90° 方向的强度。选择最佳构建方向会对功能特性产生重大影响。