冰区海洋结构物冰载荷的计算是极地工程最为关心的问题之一,冰载荷的准确计算直接关系到结构物的安全性,对冰区海洋结构物的结构设计具有指导意义。数值模拟方法是冰载荷计算最为有效的方法之一,传统的有限元方法具有算法成熟、计算效率高的特点,但在模拟大变形问题时会出现网格畸变、负体积等一系列问题,影响模拟结果的准确性,海冰破坏正属于这样的大变形问题,光滑粒子流体动力学(SPH)作为一种无网格计算方法,在处理大变形问题上有很大优势,将两种方法进行结合可充分发挥两者的优势。本论文的主要研究内容包括:对光滑粒子流体动力学及非线性有限元理论进行了简要阐述,对比了两种方法在模拟固体材料平板冲击过程中的应力应变情况;介绍了两种SPH-FEM耦合方法:虚粒子耦合方法和固连接触耦合方法,模拟了三维耦合梁的三点弯曲现象,讨论了耦合界面处物理量的连续性。引入用于模拟易碎材料的Johnson-HolmquistII材料模拟海冰,介绍了材料的本构模型与参数选取过程,分析了主要参数对材料强度的灵敏度;根据所选材料参数对海冰的单轴压缩与冰锥的压缩现象进行了模拟,并与实验结果进行对比,验证所选本构模型的合理性。基于SPH-FEM耦合方法与海冰本构模型,对渤海JZ20-2 MUQ海洋平台的冰载荷进行了数值模拟,将模拟结果与ISO规范计算结果进行了对比,两者得到的冰载荷基本一致;对破冰船航行于层冰中的冰载荷进行了数值模拟,分析了冰载荷的影响因素。对船舶舷侧板架与冰碰撞进行了数值模拟,模拟了船舶舷侧板架在海冰作用下的结构响应,包括板架应力与变形,分析了冰体形状、碰撞位置、碰撞速度等因素对模拟结果的影响。最后,对论文的研究内容进行了总结与展望。