金刚石钻头的碎岩机理是:钻头上的每粒金刚石在钻压作用下压入岩石,钻压使岩石处于极高的应力状态,岩石发生塑性变形,同时在旋转扭矩的作用下产生岩屑。钻进过程中,由于钻头底部工作环境比较复杂,金刚石颗粒比较小,很难用实验的方式测量其在切削岩石过程中钻头唇面单颗粒应力场的变化;如果根据简化的边界条件,应用有限元软件模拟金刚石切削岩石的应力场、以及金刚石胎体的受力状况,从而来揭示金刚石钻头钻进过程中金刚石颗粒切削岩石的规律。本文通过理论研究分析出钻头中单颗粒金刚石在钻进中的运动规律,简化了金刚石颗粒的切削岩石的模型,假设金刚石在胎体中是理想的均匀分布,取钻头底唇面上的一颗金刚石作为研究对象;然后从有限元方面入手,利用有限元软件ANSYS建立单颗粒金刚石钻进岩石的三维模型,金刚石颗粒和胎体采用弹性体材料模型;岩石采用混凝土材料的模型。应用ANSYS/LS-DYNA最终模拟出了单颗粒金刚石切削岩石的过程,得出不同出露高度、不同的切入深度、不同切削速度的金刚石颗粒在切削岩石过程中的受力状况。通过金刚石切削岩石的模拟仿真,揭示了金刚石颗粒切削岩石的规律。