有限元计算采用对称结构，利用“热一结”耦合法进行ＰＤＣ热残余应力分析，计算模型及网格划分见图１，计算结果见表２，应力分布云图如图２所示。 圉ｊ计算模型与网络巅努
pamamＦｉｇ．１Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ
ｍｏｄｅｌａｎｄｎｅｔｗｏｒｋｄｉｖｉｓｉｏｎ
表２平面结构ＰＤＣ最大残余热应力计算值
Ｔａｂｌｅ２Ｍａｘｌｍｕｍｒｅｓｉｄｕａｌｔｈｅｒｍａｌｓｔｒｅｓｓ
ｃａＩｃｕｌａｔｉｏｎｖａｌｕｅｏｆｐｌａｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
注：拉应＿：。为正，压应力为负
临近界面处，而离界面较远的地方应力相对较小，分
布相对比较均匀。ＰＣＤ层径向压应力以ＭＡＸ的最大值
位于复合片的界面结合处，高达１．３２ＧＰａ，接近多晶
金刚石的抗压强度（１．９～６．９ＧＰａ）。轴向应力ｏ，的计
算结果表明，晟大拉应力位于界面边缘，该拉应力容
易产生垂直于界面的龟裂裂纹，导致ＰＤＣ层的碎裂
或脱层。界面间最大剪应力同样位于界面边缘，该剪
宙２平面界面结构ＰＤＣ残余应力分布
Ｆｉｇ．２Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆ
泵
ｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｏｆＰＤＣｗｉｔｈｐｌａｎｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
喷淋嘴
应力是导致ＰＤＣ的整体断裂及ＰＣＤ层与硬质台金衬底之间脱层的主要原因，这也是使用ＰＤＣ钻头钻进过程中所遇到的最具破坏性的失效形式。
１。２不规则界面结构ＰＤＣ的热残余应力分析当前对普通聚晶金刚石复合片的改进主要有非平面连
接技术及梯度过渡技术。非平面连接是指硬质合金基体与聚晶金刚石层闻采用台阶形、槽形或简单凸凹形等几何形式联结。不同的ＰＤＣ界面结构形式，其内部残余应力的大小与分布规律均不相同。本文选取了６种较为典型的不规则界面结构形式（见图３所示，为便于计算和比较，作者将个别界面稍作改动，采用同心圆环的形式）作数值计算，各界面ＰＣＤ层最厚处（如边缘）为２．０ｒａｍ，最薄处为Ｉ．０ｒａｍ。
材料物性参数的选择和计算网格的划分等与本文第一部分相同，计算结果见表３（限于篇幅，本文只列出了ＰＣＤ层的残余应力计算结果）。
从表３的数值中可以看出，上述几种不规则界面的径向应力最大值ｄ；ＭＡＸ均比平面界面结构大．这对ＰＤＣ在钻进时抵抗外力是有利的。除界面模型３—２外，其余５种不规则界面的轴向拉应力均有所下降，有利于减少垂直界面裂纹的产生，从数值一ｋ看，界面模型３—２的轴向拉应力比平界面时大，但实践证明其使用性能比平界面好，其原因在于，界面模型３—２的ＰＣＤ层与硬质合金层的接触面积为平界面的１．５５倍，而拉应力只增加了０．１３，显然界面结合力增大的幅度远比拉应力增大的幅度大得多。从剪应力的计算结果看，各不规则界面的剪应力均比平面界面结构大得多，其主要原因是上述几种不规则界面仍存在局部的应力集中，如图４所示。平面界面结构ＰＤＣ其抵抗剪应力的能力完全嵌赣于ＰＣＤ层与硬质合金萎体之间的界面结台力，不规则界面结构则不然，由于剪应力的方向不再与整个界面平行，而是相交或垂直，因而除困接触面积的增加而使界面结合力大幅增
强外，结构本身也承担了大部分剪应力，故而其抗剪切能力
得到了成倍增长。
防盗电子狗ｏ————一Ｊ生—————一Ｊ
界面模型３－１Ｌ．．——．ｊ量一——一—Ｊ
界面模型３－３
１３
界面模型３－５
界面模型３—２
Ｌ～一—旦…一Ｊ界面模型３—４
界面模型３－６
数据波
圉３不规则界面ＰＤＣ计算模型（单位：ｍｍ）
Ｆｉｇ．３ＣａｌｃｕｌａｔｉｎｇｍｏｄｅｌｏｆＰＤＣｉｒｒｅｇｕｌａｒｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ｒａｍ）
表３不规则界面ＰＤＣ残余应力计算结果（ＰＣＤ侧）Ｔａｂｌｅ３Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｏｆｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓ
ｏｆＰＤＣｗｉｔｈｉｒｒｅｇｕｌａｒｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ｏｎＰＣＤｓｉｄｅ）
从上述几种不规则界面残余应力的大小及分布规律中可以看出，虽然这种措旖一淀程度上能通过增大ＰＣＤ层与硬质合金的接触面积来达到提高机械结合强度的目的，同时也在一定程度上能缓和由于两种材料的热膨胀系数、弹性模量等物理性能参数差异造成的应力集中，但是，由于大都是凭经验设计界面形状，未对界面间的热残余应力作详细的计算分析和实验验证，也未对界面形状和细部尺寸等作精确的调整，往往只注重某一单方面力学性能的优化，忽略了界面中局部高应力区的存在，未有效降低残余应力，从而限制了ＰＤＣ产品耐久性的大幅度提高。
图４由结构面引起的剪应力集中
Ｆｉｇ．４Ｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ
ｃａｕｓｅｄｂｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆａｃｅ
１．３简单不规则界面结构ＰＤＣ尺寸与残余应力关系研究
平板扬声器
研究表明，复杂的界面形状虽然可以提高界面的
］３
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