为提高掘进机截割头轨迹跟踪控制精度及实现巷道断面自动截割成形,应用ADAMS和AMESim建立掘进机截割部机液联合仿真模型,进行悬臂水平和垂直摆动的运动学分析及逆运动学求解,提出根据截割头在机身坐标系中的坐标,经运动学逆解生成回转与升降液压缸的目标位移,再经回转与升降两个电液比例闭环控制系统实现对截割头运动轨迹控制的新方法。以矩形断面为例,提出了类S形截割路径规划,进行了截割头运动轨迹的跟踪控制仿真和给定断面参数的自动截割

前混合磨料水射流与后混合磨料水射流相比，磨料粒子速度松弛情况和混合均匀性好得多。磨料在系统中加速情况影响系统的能量传递效率和切割能力，加速过程可分为管内加速、喷嘴加速以及喷嘴外流场核心段加速三个过程。本文应用液固两相流理论，对喷嘴外流场磨粒进行受力分析，建立外流场加速模型，研究表明，磨料粒子在喷嘴外流场核心区加速，达到速度最大值，在过渡段和空气掺混，粒子速度下降，在喷嘴外流场速度松弛比大于喷嘴内流场，但喷嘴外流场核心段速度增量远远小于喷嘴段。

通过介绍前混合磨料水射流系统组成及工作原理，利用两相流对磨料粒子的受力情况进行了探讨，建立磨料射流微粒冲蚀切割材料的微观过程模型。在对碳纤维复合材料（CFRP）切割试验的基础上，通过调整前混合磨料射流系统的压力，可以提高碳纤维复合材料的切割效率并获得良好的切割效果。