以往,PDC钻头从设计到制造需要经过多次的设计、试制和试验过程,产品设计周期长、成本高。随着计算机技术的不断发展,利用软件技术实现PDC钻头的钻进过程仿真,并替代实际台架试验已成为可能。本文的研究目的就是建立PDC钻头破岩的数字化模型,并实现钻头性能的仿真分析,以此来提高钻头的设计效率和质量。利用PDC钻头几何学理论,基于高效率、高精度原则,建立了PDC钻头数字化模型。创建了基于二次离散化方法的岩石数字化模型,大大降低了仿真计算量。建立了切削过程的数字化模型,实现了切削过程中PDC钻头和岩石的动态更新,并给出了切削参数的具体计算方法。基于三切削齿切削试验数据,给出了切削齿受力与切削参数的定性关系,并结合前人的理论,进一步给出了切削齿受力与切削参数的定量关系。基于有限元方法,建立了钻柱—钻头系统的纵向、横向、扭转振动的动力学模型。建立了基于测井数据的岩性分析模型,实现了岩性参数的自动计算和测井曲线的自动分层,编写了岩石力学软件,其输出作为破岩仿真软件的岩石资料输入,可实现更加真实、实用的钻头仿真试验,同时也能为钻头选型提供技术参考。基于以上工作编写了PDC钻头破岩数字化软件,可在一定程度上代替实际钻头试验,实现对钻头钻进性能的分析,为钻头设计和钻头选型等工作奠定了基础。