磨料水射流加工技术与热加工技术有着本质上的区别。由于水的冷却作用,被加工表面不会由于高温引起化学反应,而导致材料元素的损失。这使得该技术在特种材料加工和精密加工领域具有很强的对口性和广阔的应用前景。对于新材料加工技术的研究是必要的,本文选用一种新型稀土合金材料作为靶材,研究了磨料水射流工艺参数对切割质量的影响,初步探究了该材料在磨料水射流切割中的表现。本文主要针对后混合磨料水射流切割稀土变质超高强钢的过程和切割断面冲蚀损伤机理进行研究。首先分析了流体中,磨料颗粒受力情况,使用LS-DYNA的ICFD流体模块,建立高压水射流流体模型。探究了磨料颗粒在混合室和砂管内、外流场中,与高速水射流混合和加速过程。结合磨料水射流冲蚀机理与SPH方法理论,采用有限元模型、SPH粒子模型、离散颗粒模型三者耦合的方法,构建了后混合高压磨料水射流切割模型。对磨料水射流切割靶材的过程进行了数值模拟,通过提取节点位置信息获得了切割断面粗糙度,研究了切割参数对断面质量的影响。由于所选靶材力学性能独特,文中采用了对比分析的方法,从切割性能与冲蚀损伤形貌两个宏观方面,探究了这种稀土合金材料与其他三种金属材料在磨料水射流切割过程中的表现。从宏观的磨料运动轨迹中,掌握了磨料颗粒冲蚀角和运动速度的变化情况。采用SPH粒子与有限元模型耦合的方法,建立了磨料冲击靶材的碰撞模型,从颗粒层面分析了切割断面损伤机理与表面粗糙度分布规律。结果表明:在砂管内流场中,射流在圆锥收敛段实现了流体动能到压力再到动能的转变。同时,磨料颗粒的加速过程也呈现阶段性变化,速度最终达到流体速度的90%左右。磨料颗粒进入砂管外流场后,将继续做加速运动且加速度更大。在切割质量方面,随着射流压力和磨料流量的增大,断面粗糙度值呈非线性下降,且当射流压力超过380 MPa,磨料流量超过350 g/min时,对断面粗糙度的影响不显著;当靶距为5 mm时,获得了最优的切割断面质量;横移速度对断面质量影响最为显著,较大的横移速度会使断面质量迅速恶化。稀土变质超高强钢的切割性能相对较差,相同时间内,45号钢的切割深度和切割效率能达到其2倍左右。材料在冲蚀损伤过程中,切口上半部分存在着大量呈20?和40?冲击角的高速磨料颗粒,这些颗粒的微犁削作用使得断面粗糙度较小;切口下半部分存在一部分呈60?和80?冲击角的低速磨料颗粒,这些颗粒的冲击变形作用使得断面粗糙度较大,形成冲蚀条纹。