随着活塞的往复运动，阀盘对阀座产生间歇冲击，泵阀承受冲击载荷。接触面上应力由闭合瞬间到产生最大应力再到泵阀开启时刻，如此循环冲击，可以认定泵阀承受脉动循环应力。

在泵阀关闭阶段的简化模型中，假定在很小的滞后高度内，阀盘受力不变，匀加速向下运动，直至关闭。根据此模型求出泵阀关闭时刻阀盘的速度和加速度。

文献中以油田大量使用的 7# 阀为例，选取锥角为 45°（锥角为锥阀母线与轴线之间的夹角），设定阀开启时曲柄转角φ=25°，冲次为 120 次／min，泵压为 15MPa，在曲柄转角φ=25°~180°之间，对钻井泵阀阿道尔夫精确微分方程进行数值仿真，得到阀盘的滞后高度为 0.0056m，在此处的速度为﹣0.4067m/s2。利用简化模型，可求出泵阀关闭时刻阀盘的速度为﹣19.3676m/s，加速度为﹣33476.65m/s2。

以简化模型得到的关闭时刻阀盘的速度和加速度作为运动边界条件，利用 ANSYS/LS—DYNA 软件构建泵阀的三维模型，模拟阀盘冲击阀座的过程。按泵阀的实际尺寸建立泵阀整体模型，省略密封圈，根据钻并泵阀实际工况设置材料属性及几何约束条件，采用 8 结点六面体单元进行网格化划分，建立模型应用动力学理论分析处理碰撞、滑动接触界面问题，得到锥角 45 °、7 #阀阀盘在闭合阶段产生最大局部应力时的应力。在脉动循环应力作用下，锥面下端应力集中区域更易形成疲劳裂纹，使泵阀的疲劳强度显著降低，这一点与阀座失效的宏观形貌中锥面下部发生严重塑性变形的现象完全吻合。可见，泵阀冲击时应力集中引起的冲击疲劳是泵阀失效的主要原因。

本文采用三维几何实体模型代替文献中的二维平面模型，将各种类型动力载荷施加到结构模型的特定受载部分，模拟真实碰撞过程。利用 ANSY/LS—DYNA 软件有限元显式非线性动力分析求解程序，计算得到更加精确的应力解，并且对应力分布的方位有更加直观的认识。