2022年第24届冬奥会将在北京举行,为满足可持续要求,国家游泳中心将通过可拆卸的装配式转换冰场的方式实现水池与冰场的转换,从而满足冰壶等赛事要求。国际性赛事对冰场的安全性和使用性要求很高,因此需要对赛场人工冰的材料性能以及冰场的受力性能进行深入研究。本文主要通过三点弯曲试验等研究赛场冰的弯曲性能以及其与各因素的关系,通过有限元模拟的方法对装配式转换冰场进行整体分析。根据实际冰场使用的情况,考虑了加载速率、冰温、水质、浇冰厚度、环境条件等因素影响,共制作了106个三点弯曲件,对赛场人工冰进行了三点弯曲试验、修复后的弯曲试验、表面硬度试验和晶体结构观测。通过三点弯曲试验,研究了赛场冰的弯曲性能与各影响因素之间的关系,得到了不同条件下赛场冰的抗弯性能指标,发现赛场冰受弯为明显的脆性破坏;通过修复后弯曲试验,发现修复能够提升冰的弯曲性能;测定了赛场冰的表面硬度,发现硬度与抗弯强度具有线性相关性;通过晶体观测,发现赛场冰为柱状结构冰,并测得晶体平均尺寸为6.6mm。根据试验得到的冰的受弯破坏模式,探索使用Abaqus2016软件中脆性开裂模型模拟赛场冰,通过将数值模拟得到的荷载位移曲线等与试验结果进行对比分析,得到脆性开裂模型能够较好的模拟人工冰标准件的破坏模式与受力状态,可以将脆性开裂模型用于冰场的数值模拟。建立转换冰场与传统冰场的简化模型,分析了四种加载方式下两种冰场的裂纹发展情况以及承载能力,得到传统冰场的极限荷载约为装配式冰场开裂荷载的10倍。建立含排架板和排管的精细化装配式转换冰场有限元模型,研究了排架与排管对冰面开裂荷载等受力性能的影响,发现含排架板和排管的冰场比纯冰面承载力下降70%左右,刚度提升8%左右。