随着全球变暖,南北极迎来新一轮的发展,北极航道的开通成为现实,许多国家和地区都将目光投向北极的资源开发。“一带一路”倡议以来,“冰上丝绸之路”也开始建设,这对我国参与北极地区油气资源的开发有着重要作用。这也意味着,将会有越来越多的船只驶向极地地区。由于北冰洋被厚冰覆盖,对船舶的通航性能要求比较高,而且据俄罗斯东方站测得,北极最低温度为-68℃,因此开发极地航行船舶首先面临的问题是恶劣的低温和冰载荷环境。目前已经有研究结果表明,低温将降低钢材的韧性,提高钢材的屈服强度和极限强度;而有关船舶极限强度的研究工作,主要是针对常温环境中的船舶;如果将现有的研究成果直接应用于低温环境下船体结构的极限强度评估中,可能会出现不可预估的危险。因此,本文将结合试验分析、有限元仿真分析、规范等方法研究低温环境对船体结构极限承载能力影响。研究成果将为我国极地船舶建造规范的修订提供参考。本文主要的工作及结论如下:1)基于AH32钢,通过拉伸试验测定了该级别钢在低温和高温的延伸率、弹性模量、屈服强度和极限强度等材料性能,并用于有限元数值模拟中材料特性。2)采用相似理论对两不同尺寸的加筋板进行缩尺,获得试验模型。采用手动电弧焊接和激光焊接两种方式焊接加筋板试样,分析不同焊接方式对加筋板初始缺陷的影响,并进行不同温度下的加筋板压缩试验。采用有限元软件ANSYS对加筋板进行极限强度分析,并讨论边界条件对加筋板极限强度的影响;按实测初始缺陷值和经验公式两种方式设置有限元仿真中的加筋板初始缺陷,并分析初始缺陷对加筋板极限强度的影响。3)考虑到相邻加筋板的耦合作用,根据文献和规范选择适用于散货船的多个多筋多跨加筋板尺寸,采用共同规范中的经验公式和有限元法计算这些加筋板在不同温度下(-60℃、20℃、80℃)的极限强度。分析不同屈曲模式下温度对加筋板极限强度和屈曲行为的影响,以及不同温度下板厚、加强筋尺寸、热应力以及加筋板类型等因素对加筋板极限强度和屈曲行为的影响。4)将研究对象扩大到船体结构,对比总结现有的船体极限强度计算方法和理论。采用简化算法和有限元仿真方法分析温度对船体极限强度的影响,为极地船舶结构强度评估提供参考。