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PDC钻头数值模拟技术得到了广泛的发展,但是由于实验条件及计算机资源的限制,还未发现相关文献进行精细网格下的全钻头破岩载荷测试、数值模拟及载荷分析研究。本文一方面针对PDC单齿及全钻头破岩数值模拟有限元模型、本构模型、模拟结果精度进行了对比研究,探索不同建模方法对数值模拟效率的影响；另一方面通过有限元建模计算得到PDC钻头切削破岩时各主切削齿的受力情况,并且对PDC钻头切削齿的磨损趋势做出了预测。首先,利用ABAQUS有限元分析软件,针对Mohr-Coulomb模型和Drucker Prager模型,对比研究了前倾角、侧转角、牙齿尺寸等参数影响下的切削力、轴向力等力学参数变化规律,仿真结果与实验结果对比表明,Mohr-Coulomb模型对结果造成的误差略大于Drucker Prager模型,但是其计算效率是后者的3.1倍,该模型有助于缩短PDC全钻头破岩的数值模拟的仿真时间。在PDC单齿破岩数值模拟的基础上建立PDC单刀翼切削齿破岩的数值模拟,分析结果表明：单刀翼上由钻头靠近心部和外肩的切削齿受到的扭矩较小,在两者直接靠近刀翼鼻部位置的切削齿受到的扭矩最大,靠近钻头心部的切削齿受到的轴向力、切向力和径向力相对较大。在上述研究的基础上,建立及优化了PDC全钻头破岩数值模拟模型,通过对PDC钻头破岩实验以及全钻头破岩数值模拟的计算结果进行对比表明：数值模拟轴向钻压误差在6.5%以下,扭矩误差为8.2%以下,载荷动态波动规律较为接近。最后,在PDC钻头破岩数值模拟的基础上进行了各切削齿受力分析,包括切向力、径向力和轴向力；并且对PDC钻头在磨损趋势做出评估,钻头的使用情况表明：评估出的磨损趋势与实际现象一致。单齿数值模拟与实验的对比和全钻头实验的验证说明该数值模拟方法可以用于研究PDC钻头破岩过程中载荷分布情况以及个性化钻头开发。