反击式破碎机是利用板锤高速打击物料和反击板的反击作用实现物料破碎的，物料在破碎腔内受到打击前后均处于无约束的自由悬空状态。目前，关于无约束自由岩石冲击破碎理论的研究还不够充分，致使反击式破碎机设计缺乏理论依据，制约了我国反击式破碎机技术水平和自主创新能力的提高。为此，本文运用有限元法，从多个方面对单颗粒自由岩石的冲击破碎进行了仿真研究。首先，建立了反击式破碎机的有限元分析模型，采用线弹性岩石模型对影响打击力和反击力的多种因素进行了仿真分析，包括岩石形状、打击部位、反击板水平位置变化，反击板的倾角，板锤磨损等。并运用Cowper-Symonds岩石本构模型，研究了岩石失效对打击力的影响。然后，基于断裂力学理论建立了含有初始裂纹的岩石模型，通过对含裂隙岩石在无约束自由状态下打击过程的仿真，研究了受到打击后裂纹尖端强度因子KI，K_II，K_III以及岩石内应力波的变化情况，为下一步研究自由岩石冲击破碎机理奠定了基础。最后，建立了可破碎岩石模型。当打击力超过设定破碎极限时，岩石将发生破碎。通过仿真，研究了岩石破碎成2块⁸块情况下碎块的扩散规律以及扩散的外包络线，从而为反击式破碎机腔形设计提供了依据。