大直径冲击反循环钻机是一种用于钻孔的大型工程机械,目前被广泛应用在大型建筑物、桥梁等工程作业过程中,但与其配套使用的钻头因为长期遭受连续的冲击载荷作用,结构件断裂、焊缝开裂等现象时有发生,导致钻头使用寿命极低,因此对钻头进行疲劳破坏研究及疲劳寿命的预测十分必要。本文主要以YCJF-25型冲击反循环钻头为研究对象,对钻头进行了模态分析,获得了钻头的前几阶振型,以及钻头的固有频率,表明钻机不会因共振而产生破坏。采用ANSYS Workbench中的显式动力学模拟了钻头在不同工况下的冲击过程,对钻头在工作过程中的受力情况进行了分析,得到了钻头冲击过程中冲击参数、地层工况及钻头偏载对钻头应力分布的影响关系。分析表明,随着冲击高度的增加,钻头冲击过程所受应力逐渐增大,随着地层的变硬,应力值同样会变大。不论何种情况,钻头内圈3及其冲击阶梯面所受应力总是最大,内圈2次之;偏载导致与地层交界处接触的钻头端面应力集中,使所受应力大于正常工作条件下钻头所受应力。对钻头冲击过程中的冲击力进行了计算,利用ANSYS nCode Design Life疲劳分析软件分别对钻头在正常工作和偏载两种状态下的疲劳寿命进行了评估,获得了钻头的疲劳寿命和疲劳破坏的危险点。正常工作条件下钻头疲劳寿命预测为8.39×105,偏载状态下钻头疲劳寿命降低到原来的七分之一。进而研究了冲击频率对钻头疲劳寿命的影响。分析表明,冲击频率增加一倍的情况下,钻头寿命降低两个数量级,大大降低了寿命,验证了钻机工作频率的合理性。根据分析结果,从材料和施加筋板布置两个方面入手,对原有钻头进行了优化分析,钻头内圈2、3材料由Q235改为Q345使钻头疲劳寿命提高到原来的1.2倍,钻头整体材料全部改为Q345后疲劳寿命提高到原来的2.1倍,施加筋板使钻头疲劳寿命提高到原来的3.3倍,为大直径冲击反循环钻头的进一步改进提供了理论依据。