随着南极地区的不断开发和北极航线的通航,极地地区的科研价值和经济价值愈发凸显,利用极地科学考察船对两极地区进行探索开发成为世界各国极地战略中的重要一环,因此对冰区船舶航行的安全问题研究愈发重要。海冰对船体结构的冲击作用是影响冰区航行的重要因素,但是海冰和船舶结构相互作用过程非常复杂,其中涵盖的科学问题也很多,因此对船体冰载荷进行实船监测不仅是保障冰区船舶安全航行的重要手段,也是研究冰载荷分布和变化规律的重要途径。影响船舶冰区安全航行的主要因素是海冰对船体的影响,其中海冰参数中冰厚和密集度等是冰区航行时需要重度关注的参数。恶劣的冰情会影响到正常的航行路线。在极端情况下甚至会导致破冰船无法继续顺利向前破冰,发生冰困,严重时需要申请高等级破冰船的救援。不仅如此,在破冰过程中,海冰与船体结构发生冲击挤压相互作用时,会引起船体结构会一定程度的振动和变形。结构的振动会影响到船上设备的正常工作,结构变形会影响到船舶整体的强度,二者都会对船舶的安全航行产生威胁。因此,冰载荷实船监测不仅需要对船体结构响应进行监测以确保船体结构的安全,也需要对海冰参数信息进行监测,不仅能保障船舶的安全航行,还可辅助研究冰载荷分布和变化规律。本文基于“雪龙号”科学考察船的结构特点,建立了海冰图像监测方案和船体结构冰载荷监测的监测方案,对船艏、船侧区域进行实时的海冰图像监测,对船艏与海冰接触区域的局部冰载荷进行实时测量。基于监测方案获得了第九次北极科学考察过程中的海冰厚度和海冰密集度等参数和第八次北极科学考察过程中的冰载荷峰值数据。以此为根据,结合海冰图像视频监测数据,建立了贝叶斯网络来研究冰区船舶航行时的冰困事件,确定了不同环境因素对船舶冰困事件的影响程度,基于贝叶斯网络模型,给出了船舶在任意冰情下发生冰困的概率,根据概率大小,定义了冰困风险等级;通过对船体典型局部加筋板结构的有限元分析,分析不同极限载荷准则的优缺点,结合合理的极限载荷准则,确定了冰区航行时船体局部结构在冰载荷作用下的极限承载能力。通过对冰困事件和船体局部结构极限承载力的研究,为船舶冰区航行时的安全预警提供参考依据,有助于极地船舶数字化监测与评估系统的开发。