水切割機(jī)在流體射出噴嘴的過(guò)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?？紤]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(dá)到最大值。不計(jì)摩擦和液體收縮的損失，液體無(wú)摩擦的理想流速計(jì)算材料破壞過(guò)程的一個(gè)重要因素。流體滲入微小裂縫、細(xì)小通道和微小孔隙及其他缺陷處，降低了材料的強(qiáng)度，有效地參與了材料的失效過(guò)程。同時(shí)，液體穿透進(jìn)入微觀裂縫，在材料內(nèi)部造成了瞬時(shí)的強(qiáng)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(lái)。可以認(rèn)為，所有固體材料都是由不同程度的微觀裂縫開(kāi)始破壞的。這些裂縫對(duì)材料的強(qiáng)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(guò)材料的強(qiáng)度時(shí)，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(kuò)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(qiáng)度等）和結(jié)構(gòu)特性（微觀裂縫、孔隙率等）以及液體對(duì)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(yàn)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(yàn)條件和方法、考慮問(wèn)題的著重點(diǎn)及對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析認(rèn)識(shí)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(duì)加深理解射流作用下的材料失效過(guò)程與機(jī)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(guò)試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，再考慮到射流連續(xù)作用時(shí)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(duì)射流結(jié)構(gòu)及材料特性對(duì)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(dòng)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(shí)，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(duì)材料強(qiáng)度的影響，但認(rèn)為其對(duì)應(yīng)力分布并無(wú)影響。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)理論推算，他們認(rèn)為只有當(dāng)射流壓力超過(guò)20倍的材料抗拉強(qiáng)度時(shí)，材料才會(huì)失效。同時(shí)，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(qiáng)度的倍數(shù)表示。
當(dāng)然，也有人提出，水切割機(jī)材料的強(qiáng)度還應(yīng)包括抗壓強(qiáng)度的因素，但總的來(lái)說(shuō)都是認(rèn)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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