极区海域蕴藏大量天然气、石油等矿产资源,成为多国关注的焦点。随着全球气温变暖,极区海冰出现大面积融化,使得极区海域资源的开采成为可能。但是,极区海洋工程结构仍然面临极区多变的海冰的威胁,海冰灾害频繁发生。因此,为了保障极区海上作业的安全,有必要对极区海洋工程的海冰问题进行更深入的研究。针对海冰问题,各国学者采用现场观测、模型试验、理论研究和数值模拟等方法进行了深入研究。其中数值模拟方法,特别是离散单元法广泛用于海冰的数值模拟研究中。因此本文针对极区海洋结构的海冰问题,基于离散单元法中的扩展圆盘单元构建了海冰模型,研究了固定式宽大斜面结构以及半潜浮式结构的冰荷载、海冰破坏模式和平台运动响应等问题。主要研究内容包括:（1）通过非统一尺寸且初始随机分布的扩展圆盘单元进行粘接来构建平整冰模型,并将其应用于平整冰与宽大斜面结构相互作用过程的数值模拟。通过将非均匀平整冰模型的破碎情况与现场实际破碎情况和其他数值模型的破碎情况进行对比,发现非均匀平整冰模型的破碎更接近现场海冰破碎情况。这种模型更能反映海冰破碎时的随机性、各向异性和非线性,可以为研究海冰破碎模式提供重要参考。（2）对平整冰与极区固定式宽大斜面结构相互作用过程进行数值模拟。首先将模拟数据与Timco的实测数据进行对比,验证了数值模型的合理性。在模型验证的基础上,分析了冰厚、冰速和斜面倾角对冰荷载和海冰破坏模式的影响,得到冰荷载和海冰破坏模式的变化规律。研究发现,同一工况下随着冰厚增加,冰荷载近似呈线性增加趋势;冰荷载随冰速、斜面倾角的增加而增大,且冰速和斜面倾角都会影响海冰在结构前的破坏模式。（3）对浮冰与极区半潜式平台相互作用过程进行了数值模拟,并将数值模拟结果与Wright的实测数据进行了比较,验证了数值模型的合理性。基于该离散元模型,重点研究了冰厚、冰速和浮冰密集度对水平冰荷载和平台最大偏移量的影响。研究表明,水平冰荷载和最大偏移量随冰厚近似呈线性增大趋势,随浮冰密集度和冰速近似呈指数增加趋势。上述研究工作可以为极区抗冰结构设计和海冰灾害的预警防范提供参考。