Abstract
水刀加工係是一種利用高能量密度的水柱，撞擊加工物表面，使材料產生破壞而移去材料的一種加工方式。此種加工方式最大的優勢是無一般傳統性加工因刀具與加工件在切削時產生高熱，造成加工件表面有熱應力殘留現象，故對於溫度敏感的材料而言，這是一項極佳的選擇。但是此種加工方式會在材料的切削面上產生高壓，當材料內部有裂縫時這一高壓常會使裂縫開始成長。尤其是對於多層性這種材料，常因層黏結面的黏結性不佳易在兩層材料的黏結面上生成許多裂縫缺陷，當使用水刀從事鑽孔加工時易導致多層性材料加工件有大塊型的材料剝落現象發生，因而影響到水刀鑽切加工的精確性。本文將著重於了解純水水刀在對多層性均質材料進行鑽孔加工時的破裂現象。為了探討這個問題，吾將分兩個重點進行研究：一．流體力學分析：瞭解水刀鑽孔的切削力學，得到材料受力面的負載分佈情形，以供後續的固體力學分析所用。此處將利用流體力學的基本理論在搭配經簡化後的水刀鑽孔加工流場模型，推導出高壓水柱與材料切削面間的受力機制。二．破裂力學分析：假設一均質材料中含有一圓形裂縫(Penny Crack)，在高壓水柱生成的負載下發生裂縫成長作用。此處將利用有限單元法及史瓦茲交替法(Schwarz Alternating Method)以解決水刀鑽孔加工這類較複雜的破裂力學邊界條件，最後算出應力強度因子以瞭解裂縫增長情形。