冰区船舶在极地科学考察、通航和资源开采中发挥着重要的作用。然而,冰载荷是影响冰区船舶结构安全的重要环境载荷,可造成船舶结构的严重损毁或疲劳破坏。同时,船舶结构冰载荷是航行预警机制和船型结构优化设计的基础。但船体形状参数众多、船-冰相对运动形式多样和海冰力学各向异性等特点导致船-冰作用过程的复杂。由此,冰载荷的时程特征、周期、分布特征及统计规律上差异性极强。由于自然分布的海冰具有很强的离散特征且海冰在船体作用下会呈现出持续性的破坏状态,因此可采用离散元方法建立冰载荷数值分析模型,并通过离散元中的黏结模型模拟海冰的破碎过程。近些年,离散元方法在接触模型、搜索方法和黏结模型等方面研究发展迅速,并在冰区结构冰载荷分析中广泛应用。冰载荷实船监测是研究船体结构冰载荷的另一重要途径,其合理地冰激响应测量技术、适宜地载荷识别模型和冰载荷统计分析是研究重点。本文将围绕基于离散元的冰载荷数值分析模型和实船冰载荷监测识别开展了以下研究内容:（1）基于离散元方法建立了海冰数值模型,并采用平行黏结模型和广义接触模型模拟了海冰的破碎过程。广义接触模型中的多个局部黏结点可表征出单元间失效的渐进性过程。采用广义接触模型模拟了海冰单轴压缩试验与三点弯曲试验,进而研究了广义接触模型中主要细观参数对海冰宏观力学性质的影响,分析的细观参数包含局部黏结点的排布方式、弹性模量、切向与法向接触刚度比和强度参数（法向黏结强度、切向黏结强度和接触摩擦系数）。（2）采用离散元方法分析了船体结构的冰载荷。采用离散元模型对船舶与平整冰相互作用过程进行了分析,并对比了破冰船总体冰阻力半经验公式以验证计算模型。生成了不同密集度的碎冰域,并分析了密集度对冰载荷峰值和周期的影响。（3）研究了实船冰载荷监测系统核心技术。统计了极地航道内冰厚及冰激加速度分布。分析实船测试和外板结构冲击试验中的响应信号,确定了最佳的应变传感器布置方式。采用板的载荷识别试验验证了冰载荷识别中常用的影响系数矩阵法。（4）基于Green核函数和正则化方法建立了冰载荷识别模型。船体结构的冰载荷识别方法主要是基于静力学的影响系数矩阵法,但冰载荷作为典型的冲击载荷应考虑其动载荷效应。本文采用了狄拉克函数形成Green矩阵,并利用奇异值分解定理和Picard准则对载荷识别问题的不适定性进行了分析。采用不同的正则化算法及相应正则化参数优选方法提升冰载荷识别效果。采用外板结构载荷识别试验和数值模拟验证了提出的模型。（5）基于支持向量机建立了船体结构冰载荷远场识别模型。冰区船舶常因防水舱的密闭性而无法布置应变传感器,此时常规冰载荷识别方法不可行,需要远场监测技术以克服安装位置的限制。采用最小二乘支持向量机回归算法建立了冰载荷远场识别模型,并利用径向基核函数建立了冰载荷远场识别中应变-冰载荷之间的非线性映射关系。采用远场载荷识别试验验证了该模型的可行性,并将其应用到了实船冰载荷监测中,该模型可较好地反映冰载荷的时程特征。采用分布拟合分析、变异系数分析和参数分析等方法对实测冰载荷进行了统计研究。最后,对本文的研究工作进行总结和展望。