刘 璐，曹 晶，张志刚，季顺迎

（1.大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁大连116024；2.中国船级社上海规范研究所，上海200135）

0 引 言

随着全球气候变暖，人类在极区的自然资源勘探考察和开发逐渐增多。其中，北极航道的开辟大大减少了海运航程，也避免了航经不稳定地区带来的安全性因素。然而，船舶在冰区的运行面临破冰过程中的结构安全问题，急需研究冰载荷在船体结构表面的分布情况，从而识别船体结构的危险区域并分析结构的冰激疲劳问题，从而确定冰载荷监测的最优位置[1]。

自上世纪80 年代起，国外在极区开展了大量的船体结构冰压力现场测量工作，积累了大量一年冰和多年冰与船体结构相互作用的相关数据[2]。为研究局部冰压力的分布特性并从海冰的物理力学性能角度分析冰压力成因，国外也开展了大量的冰压力现场试验[3]。然而，现场的试验测量经济成本较高，且现场试验结果较难获得重复性验证，难以获得更加广泛的规律。因此，借助于海冰物理力学性质的相关研究成果实现对冰压力的数值预测，可为深入探究冰压力的形成机理和冰区船舶的工程设计提供必要的手段[4]。对冰-船相互作用的物理过程进行系统的总结和归纳，形成海冰断裂过程的物理模型并确定模型参数，同时结合大量的实测数据结果，通过简化的海冰断裂模型发展半解析半数值方法预测船体结构冰载荷和冰压力分布情况[5]。……