断裂动力学的模拟是计算机图形学研究热点之一,但对现实世界中观察到的材料断裂的多样性和细节的再现仍存在问题。许多断裂行为可以近似使用薄壳三角网格模型表示。冰是一种脆性材料,其各向异性结构和破坏形式具有高度的复杂性和敏感性,目前在冰裂纹的研究中以几何技术方法模拟裂纹扩展过程的较多,缺少对冰这种特殊材料的性质、应力及能量的分析,故冰壳断裂机理及裂纹模拟的真实性仍是待解决的问题。冰裂纹在建筑装饰、工艺品制造及水利工程上应用广泛,具有艺术性和应用价值。本文主要基于冰材料物理性质及破坏机理,研究裂纹尖端附近的应力场,提出冰壳裂纹扩展过程的能量,并利用薄壳有限元三角网格模型构造冰壳裂纹。考虑微小的弹性应变、塑性屈服以及形变后的材料失稳断裂之间的相互作用,保证模拟的真实性、合理性。本文主要研究基于物理的开放型薄壳冰裂纹模拟,其主要工作如下:（1）提出基于三维的广义局部极坐标系,传统意义上的极坐标系通常指二维空间极坐标系,而三维球、柱坐标系不适用于非球柱模型,本人提出一种可应用于复杂三维模型的广义局部极坐标系。（2）利用Griffith能量释放率准则及最大切向应力准则分析裂纹尖端应力场分布,研究裂纹扩展前冰壳弹性形变的能量存储及裂纹扩展过程中的能量转换与消耗,提出冰裂纹扩展过程的能量公式。（3）当裂纹进入非稳定扩展阶段时,环向分支裂纹出现,对裂纹分支数目的控制、裂纹产生分支过程的能量衰减以及产生裂纹横穿截断的情况,本文提出三种约束条件。（4）本文利用Newmark运动学方程及Dijkstra最短路径算法绘制裂纹纹理。