高壓水射流技術(shù)的特性及廣泛適用性

近幾十年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人類發(fā)現(xiàn)了給液滴賦予比自由落體運(yùn)動(dòng)大得多的打擊能量，這使得漫長(zhǎng)的水滴石穿現(xiàn)象得以在瞬間便可以完成，這就是水射流。然而，為了提高效率，科技又通過(guò)機(jī)械進(jìn)一步將水增壓，并使它從直徑很小的噴嘴中噴出，形成一束高速、連續(xù)的水流束，也就是高壓水射流。

高速射流本身具有較高的剛性，在與靶物碰撞時(shí)，產(chǎn)生極高的沖擊動(dòng)壓(P=PVC)和渦流的形成，從微觀上看相對(duì)于射流平均速度存在著超高速區(qū)和低速區(qū)(有時(shí)可能為負(fù)值)，因而高壓水射流表面上雖為圓拄模型，而內(nèi)部實(shí)際上存在剛性高和剛性低的部分，剛性高的部分產(chǎn)生的沖擊動(dòng)壓使傳播時(shí)間也減少，增大了沖擊強(qiáng)度，宏觀上看起快速楔劈作用，而低剛度部分相對(duì)于高剛度部分形成了柔性空間，起吸屑、排屑作用，這兩者的結(jié)合正好象使得其切割材料時(shí)猶如一把軸向“鋸刀”加工。
 
高速水射流破壞材料的過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)斷裂過(guò)程，對(duì)脆性材料(如巖石)等主要是以裂紋破壞及擴(kuò)散為主，而對(duì)塑性材料則符合最大的拉應(yīng)力瞬時(shí)斷裂準(zhǔn)則，即一旦材料中某點(diǎn)的法向拉應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)某一臨界值oy 時(shí)，該點(diǎn)即發(fā)生斷裂。根據(jù)彈塑性力學(xué)，動(dòng)態(tài)斷裂強(qiáng)度與靜態(tài)斷裂強(qiáng)度相比要高出一個(gè)數(shù)量級(jí)左右，主要是因?yàn)閯?dòng)態(tài)應(yīng)力作用時(shí)間短，材料中裂紋來(lái)不及發(fā)展。因而這個(gè)動(dòng)態(tài)斷裂不僅與應(yīng)力有關(guān)，還與拉伸應(yīng)力的作用時(shí)間相關(guān)。

因此，我們可以看出高壓水射流技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑹鞘�分廣泛的，它給我們帶來(lái)了的一種全新的途徑。