北极冰川出现季节性消融,北极航道也即将开通,这使得大规模开发极区油气资源成为可能。随着极区工程活动规模化发展,海冰灾害频发,海冰与结构物相互作用的问题日益突出。为了更好地开发海洋,研究冰与海洋结构相互作用问题对于极区资源开发意义重大。长期以来,各国学者利用理论分析、数值模拟、模型试验、原型测量等全方位研究手段,对海冰问题开展了深入系统的研究工作。近年来,数值模拟方法在工程海冰应用中得到了较大发展。依托离散元方法建立的模型可以很好地描述冰与海洋工程结构物相互作用过程中的破坏模式,并揭示海冰破坏模式与结构冰载荷之间的关系。本文采用工程海冰的离散元方法模拟了冰与海洋结构的相互作用,开展了海冰离散元分析计算等工作,研究了不同类型海洋结构和海冰相互作用时产生的冰荷载以及海冰堆积问题。研究内容主要包括以下两个方面:(1)对核电取水口结构前的浮冰堆积问题进行了离散元模拟。分析了海冰的速度、密集度及冰量三个参数对结构前海冰堆积过程的影响,从而对海冰最大堆积高度进行合理预判,降低了工程结构因浮冰堆积造成的危害,为海洋结构的合理设计和安全运行提供了参考。(2)对平整冰与海洋锥体结构的相互作用过程进行了模拟。首先将结构冰载荷和海冰破坏模式与汉堡模型试验数据进行对比,验证了数值模拟方法的可靠性。然后分析了海冰速度、锥体水线处直径和锥体角度对结构冰荷载的影响规律。最后,对海冰与海洋结构相互作用的离散元分析工作进行了总结,并对本文后续工作的研究进行了展望。