磨料水射流加工是一种新型加工方法。本文综述了磨料水射流加工金属材料的加工机理、各种侵蚀模型。为了克服应用有限元法(FEM)处理流固耦合及超大变形问题时所面临的困难,及使用基于任意拉格朗日一欧拉对接触界面的识别和处理在计算上的困难,创新性提出了采用光滑粒子流体动力学(SPH)耦合有限元的建模方法以模拟磨料水射流加工过程,对此方法进行了系统的研究,并通过了建模仿真结果和实验结果的对比验证,取得了一系列的研究成果。使用此种方法,磨料水射流以SPH粒子建模,工件以有限元建模,两者的耦合采用接触算法实现。针对磨料和水两种均匀混合材料的SPH粒子建模,本文在建模过程中创新采用随机算法决定两类SPH粒子的组成和分布,并首次提出了磨料材料模型。采用该模型对磨料水射流高速冲击工件的加工过程进行了数值仿真。通过仿真结果与试验结果的对比分析验证了仿真模型的正确性。为研究磨料水射流的冲蚀机制,本文总结了几种国内外广为应用的磨粒冲蚀磨损模型,并分析了各个模型的冲蚀机制。本论文结合SPH方法,创新性地提出一种新的数值分析方法建立了单磨料粒子冲蚀过程的微观分析模型。其中单磨料粒子为有限元模型,目标靶体采用SPH粒子单元和有限元单元耦合的模型。其中,目标靶体上与磨料粒子的可能冲蚀区域使用SPH粒子单元建模。磨料粒子和目标靶体采用耦合接触算法。通过与实验模型在材料去除率上的比较得出,数值分析方法可以用来研究磨粒的冲蚀磨损行为,验证了单磨料粒子冲击目标靶体的正确性,进而在此基础上分析了磨料在不同角度冲蚀目标靶体的情况下,其接触时间和冲蚀深度的规律,从而对于研究磨料粒子的冲蚀机制有了更深刻的理解。本文通过基于磨料水射流加工的整体建模和单磨料粒子冲击目标靶体的仿真分析深入探讨了磨料水射流的加工机理并研究了宏观和微观下的各种参数对实验的影响及加工规律,为优化工艺参数提供了参考。