在温室效应的持续作用下,极地冰盖区域逐渐缩小,北极航道陆续开通,北极地区油气资源的开采逐渐被越来越多的大型石油公司所重视,北极正成为继中东之后的另一片热土。北极地区油气资源的勘探、采集、存储、运输将会带来对适用于极地作业的海洋装备的巨大需求,随之而来的是对极地海洋装备的设计研发和安全作业的更高要求。海洋结构物与海冰相互作用的动态模拟一直是国内外学者研究的重点和难点,具体体现在海冰物理及力学性质复杂、冰载荷难以准确计算、系泊系统-结构物-海冰三者的耦合模拟难以实现等方面。本文基于海冰与结构物相互作用过程的理想化假设,结合多体模拟数值方法,对海冰与结构物相互作用的完整的过程进行了数值仿真,研究了系泊状态下的船舶、圆桶形钻井船、四立柱半潜平台在受海冰作用下的运动响应。首先,本文对海冰与结构物相互作用过程提出理想化假设。在此基础上,对海冰与结构物相互作用过程中的各阶段的作用力进行分析,总结海冰与结构物作用过程中各阶段的受力及计算公式,为后续数值模拟程序的构建及应用提供理论支持。随后,本文针对碎冰与系泊船舶之间的相互作用过程进行数值仿真。利用离散元方法,计算了船舶在首向来冰、不同速度点下的碎冰阻力,并与试验结果进行对比验证。接着计算了不同来冰角度下船舶所受的冰载荷,基于准静定方法,将上述计算的不同角度下的冰载荷作为外载荷施加于系泊船舶整体,分析不同单点系泊位置对系泊船舶整体响应的影响,并对碎冰厚度对系泊船舶运动响应的影响做了敏感性分析。最后,本文对平整冰与浮式结构物之间的作用过程进行数值仿真。在验证数值程序的准确性后,探究了结构物及海冰的不同参数对平整冰与结构物相互作用过程的影响。基于上述研究结果,采用准静定方法并结合海洋结构物系泊分析软件的二次开发功能,研究了结构物在系泊状态下受海冰作用后的响应,研究对象包括桶形钻井平台和四立柱半潜平台,模拟过程中主要计算了各立柱冰载荷、总体冰载荷、结构物的三自由度运动、锚链张力,为极区系泊结构物作业的安全评估提供合理参考。