PDC钻头具有破岩效率高、使用寿命长等特点,其性能优劣对于石油钻探的顺利进行具有重要影响。而PDC钻头切削结构对于钻头破岩性能的影响显著,因此,对切削结构设计方法进行研究具有重要意义。现场实践经验表明,PDC钻头容易因冠顶和外锥部位切削齿的损伤而整体报废。分析认为,PDC钻头切削结构中的切削齿角度和冠部形状对钻头切削齿损伤的影响极大。本文通过单切削齿、单刀翼切削齿和整体刀翼钻头破岩过程的数值模拟研究,分析了切削齿受力状态及切削结构参数的影响规律。研究结果表明,内锥角和圆锥半径会对钻头应力分布状况产生影响。随着内锥角的增大,内锥部分有效应力增大。随着圆锥半径的减小,钻头冠顶外锥部位应力极值增大,对应位置的切削齿损伤情况加剧;较大的圆锥半径有助于降低应力极值,减轻切削齿的损伤程度。减小钻头内锥角,增大圆锥半径,有利于降低切削齿损伤,实现切削齿均匀磨损。研究结果对钻头切削结构设计及优化具有一定参考价值。