随着科学技术的快速发展和人类社会的不断进步,全球对于能源的需求越来越大,很多传统资源都逐渐走向了枯竭,人类正面临严峻的能源危机。近年来天然气水合物(NGH)作为石油等传统能源的替代品,受到了众多学者的广泛关注。但是由于其储存条件的限制,开采过程中易引发水合物分解带来的环境和作业事故。因此,对天然气水合物沉积物的物理特性和力学行为的研究具有非常重要的现实意义。本文在很多学者关于天然气水合物沉积物力学特性研究的基础上,引入了Lode角概念和水合物饱和度参数,建立了基于修正Mohr-Coulomb准则的天然气水合物沉积物的理想弹塑性本构模型;基于完全隐式向后欧拉算法,采用Fortran语言编制了本构模型的UMAT子程序,并利用ABAQUS用户手册建议的三种单元测试试验验证了此子程序的稳定性和可适用性;根据ABAQUS软件提供给用户的二次开发接口,调用本文编制的天然气水合物沉积物的UMAT子程序,对静力触探过程进行了数值模拟,得到了不同贯入深度下的锥尖阻力和侧摩阻力曲线;最后,本文设计了一套搭载于远程遥控水下机器人(ROV)上用于探测深海天然气水合物的静力触探系统方案,主要包括传感器探头的结构设计和辅助系统的方案选择,并通过ANSYS Workbench得到了传感器的最优尺寸方案,利用实验室现有设备和仪器,搭建了模拟含水合物沉积物静力触探过程的试验平台。试验结果表明,有限元分析所得锥尖阻力与侧摩阻力的曲线与实测值基本吻合,并与法国学者凯里泽的的试验结果进行对比,证明了本文所建立模型的正确性。本文的工作丰富了ABAQUS软件的材料库,这对于后期天然气水合物沉积物的数值模拟研究具有重要的的参考价值。