The energy balance of the material breaking under the action of the high pressure water jet

Résumé
Pour déterminer correctement les paramètres de découpage à jet d'eau à haute pression, il est nécessaire à étudier le mécanisme de rupture du matériau sous l'action du jet d'eau. De l'analyse du comportement du matériau sous l'action du jet d'eau à haute pression, ayant une vitesse supersonique, il résulte que le processus de rupture du matériau du découpage à jet d'eau est un processus micro-érosif. On étudie la balance énergétique de la rupture micro-érosive du matériau, en considérant l'énergie de nucléation de la microfissure, la variation de l'énergie intérieure dûe à l'apparition de la microfissure, l'énergie dissipée pour vaincre la résistance du matériau à l'extension de la fissure et l'énergie cinétique des parties en mouvement ; on détermine, ainsi, l'énergie nécessaire pour le découpage du matériau. Par comparaison au pouvoir disponible du jet d'eau à haute pression, on établit la relation pour le calcul de la vitesse maximale de découpage à jet d'eau à haute pression.

Abstract
For a correct determination of the cutting process parameters by high pressure water jet, it is necessary to study the breaking mechanism of the material under the action of the water jet. From the analysis of the material behavior under high pressure water jet, moving at supersonic speed, it appears like a micro-erosive process. We study the energy balance of the micro-erosive breaking of the material taking into account the nucleation energy of the micro-cracking, the internal energy variation due to the micro-crack appearance, the dissipated energy in order to overcome the material resistance to the crack extension and the kinetic energy of the moving parts ; we determine, in that way, the necessary energy for the material cutting. By comparison with the disposal power of the high pressure water jet, we establish the calculus relation of the maximum cutting speed by high pressure water jet.