水切割機在流體射出噴嘴的過程中，除了壓縮性起作用外，液體與噴嘴壁之間及液體內(nèi)部之間的摩擦也在起作用。考慮到摩擦的存在，射流橫斷面的流速大小就不一樣，從噴嘴內(nèi)壁到射流中心，射流速度由零逐漸增大，在軸心處達到最大值。不計摩擦和液體收縮的損失，液體無摩擦的理想流速計算材料破壞過程的一個重要因素。流體滲入微小裂縫、細小通道和微小孔隙及其他缺陷處，降低了材料的強度，有效地參與了材料的失效過程。同時，液體穿透進入微觀裂縫，在材料內(nèi)部造成了瞬時的強大壓力，其結(jié)果在拉應(yīng)力作用下，使微粒從大塊材料上破裂出來。可以認為，所有固體材料都是由不同程度的微觀裂縫開始破壞的。這些裂縫對材料的強度和失效的特性有明顯的影響。在射流打擊應(yīng)力作用下，特別是當(dāng)作用應(yīng)力超過材料的強度時，材料內(nèi)部以及延伸到表面的裂縫數(shù)量均有所增加。裂縫的生成與擴展，最終導(dǎo)致了材料的失效。
從上述分析可以看出，射流打擊力是使材料破壞的首要因素，而材料的力學(xué)性能（抗拉、抗壓強度等）和結(jié)構(gòu)特性（微觀裂縫、孔隙率等）以及液體對材料的滲透性等是影響材料失效快慢的重要因素。
現(xiàn)有射流理論均是在試驗的基礎(chǔ)上得出的，并都是以許多假設(shè)為前提的。由于試驗條件和方法、考慮問題的著重點及對試驗結(jié)果的分析認識等方面的差異，得出了各種不同的結(jié)論。這些結(jié)論雖都不很全面準(zhǔn)確，但都各有特色。大致了解一下這些理論的思路及分析方法，對加深理解射流作用下的材料失效過程與機理很有益處。
射流理論研究主要包括兩方面內(nèi)容：首先是分析射流打擊材料表面上的作用力的情況，主要是打擊力及其引起的應(yīng)力分布；其次是分析材料在這些力的作用下的失效。
最初的理論研究是將射流近似看作“彈性固體錘”。Daniel、Rowlands及Singh和Hartman等通過試驗均發(fā)現(xiàn)并分析了射流打擊在材料上產(chǎn)生的應(yīng)力波繼而分析了材料在這些應(yīng)力波作用下的破壞而Farmer和Attewell則在粒子穿透低密度靶件材料的實驗基礎(chǔ)上，再考慮到射流連續(xù)作用時反射造成的影響，得出了下列射流切割深度理
這一理論公式對射流結(jié)構(gòu)及材料特性對切割的影響考慮的很不夠，因而結(jié)論也是很粗淺的。
Powell和Simpson在考慮了射流動力學(xué)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，分析得出了射流作用到材料表面上的打擊壓力分布公式。同時，他們還考慮了材料上不規(guī)則定向分布初始微觀裂縫缺陷對材料強度的影響，但認為其對應(yīng)力分布并無影響。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過理論推算，他們認為只有當(dāng)射流壓力超過20倍的材料抗拉強度時，材料才會失效。同時，他們推算出了切割深度與射流壓力的關(guān)系曲線，其中射流壓力以材料抗拉強度的倍數(shù)表示。
當(dāng)然，也有人提出，水切割機材料的強度還應(yīng)包括抗壓強度的因素，但總的來說都是認為材料的力學(xué)性能是材料可切割性能的判據(jù)。
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