切割与焊接是船舶建造不可或缺的工序,生产过程中的变形控制对船舶产品的精度控制至关重要。长期以来,对于船舶焊接变形控制的研究较为深入广泛,而切割方式对板材及构件应变的积聚影响等却鲜有报道。现阶段钢铝结构游艇板材及构件的热切割方式多为氧乙炔切割、等离子切割、激光切割等,其分段的边缘修整等大多也采用热切割或产生热效应的机械磨削。由于热影响区的存在,切割(或修整)后板材存在残余应力与热变形,且切割过程中产生的化合气雾、金属和漆膜尘屑对工人健康及环境都有着不利影响。对于4mm以下的薄板,其热切割方式产生的热变形对切割精度已呈显性影响。磨料水射流切割技术应用广泛,但由于设备尺寸及功能适用性问题,目前并未见相关设备应用于船体构件边缘加工。因此,本文尝试将磨料水射流切割技术用于钢铝结构游艇构件的边缘加工中,提出一种基于射流泵原理混合磨料的便携式磨料水射流切割系统设计方案,重点研究综合解决目前前混合式磨料水射流无法连续切割以及后混合式磨料水射流无法便携式切割的问题,使其满足钢铝结构游艇构件边缘切割的实际需求,以期一种设备可切割不同材质,且能有效减少薄板在热切割加工时热滞留等问题,实现船体薄板构件的高精度、绿色切割。主要研究内容如下:(1)通过对钢铝结构常用切割方式进行单项和综合指标的量化分析,探讨钢铝结构游艇薄板磨料水射流切割的技术适用性和绿色性。(2)采用射流泵混合磨料的方法实现连续磨料水射流切割、低压切割和船舶多工位/工况切割的设计目标。通过理论计算,搭建便携式磨料水射流切割系统,确定系统主要参数与设备尺寸,并基于SolidWorks软件建模。(3)采用Fluent固液两相流模型对射流泵与喷嘴进行优化;结合DPM模型分析射流泵与喷嘴中磨料运动轨迹与其壁面的磨损情况。(4)计算本便携式磨料水射流切割系统的切割深度范围;对不同厚度的Q235钢和5083铝合金样块进行各种切割方式的温度热滞留实验;采用LS DYNA模拟4mm厚度Q235钢和5083铝合金样块的切割过程。