蔡 伟，朱 凌，3，毕璐泽

（1.高性能船舶技术教育部重点实验室（武汉理工大学），武汉 430063；2.武汉理工大学交通学院，武汉 430063；3.高新船舶与深海开发装备协同创新中心，武汉 430063）

0 引 言

极地资源的开发、航道运输以及科考成为当今世界各国关注的热点话题。随着全球气候变暖，北极冰川加速融化，极地生产运输活动逐渐增多，致使浮冰，特别是冰山逐渐增多，这给航行于冰区的船舶的结构安全带来了巨大的挑战。极地地区海面上漂浮的冰体主要分为淡水冰和咸水冰，其中淡水冰主要是冰山冰，或者是一些从冰川分离而出的小型冰山。极地船舶在冰区航行时难免会遭受到浮冰的碰撞作用，在极端冰碰载荷作用下船体结构难免会出现塑性变形，甚至会出现破坏断裂，如图1和图2所示，这将会导致人员伤亡、货物泄露以及环境污染等问题，甚至会造成沉船事故。例如，2015年，俄罗斯大型拖网渔船“远东”号与浮冰相撞，导致船舶沉没，56人死亡以及13人失踪；2019年1月，“雪龙”号破冰船在南极阿蒙森海与冰山相撞，船艏桅杆被撞倒，部分舷墙受损，对考察任务造成了严重影响。因此，亟需开展冰碰载荷下船舶结构动力响应评估方法研究，以探讨冰体碰撞下结构的塑性变形损伤。

船舶与海洋工程结构与浮冰碰撞是结构在短时间内遭受巨大冲击载荷作用下的一种复杂非线性动态响应过程，存在着材料非线性、几何非线性、接触非线性和运动非线性等问题。针对船-冰碰撞结构动力响应问题，目前尚未有较为成熟全面的理论方法，尤其是在冰材料力学模型方面，目前国内外学者主要是采用经验公式法、试验方法和数值方法来研究冰体碰撞下结构动力响应问题。……