随着极地自然资源的开发和北极航道的开通,极地的战略地位日益突出,极地的研究与开发已经成为了当前研究的热点问题。破冰船冰载荷计算对极地研究与开发具有重要意义,其中,数值模拟方法是当前冰载荷计算的有效方法之一。在目前应用海冰模拟的数值方法中,有限元方法应用最为广泛但在模拟海冰的复杂破坏过程中存在一定的局限性,近场动力学方法对破坏问题具有非常好的适用性但在计算效率上远远不如有限元方法。因此,为了在冰载荷数值计算中充分发挥近场动力学的裂纹模拟优势和有限元方法的计算效率优势,本文对近场动力学和有限元耦合方法及算法在冰载荷计算上的应用进行了研究,主要研究工作包括:对近场动力学理论及其数值应用进行了阐述,并通过对准静态算例的数值应用验证了方法的准确性;根据冰的力学性质和相关实验数据提出了适用于高加载速率情况的冰弹脆性近场动力学模型,并通过冰三点弯曲试验的模拟证明弹脆性模型能够有效地模拟冰变形到破坏整个过程的力学行为。对近场动力学与有限元耦合方法进行了研究并采用Fortran程序进行了实现,通过几个算例的数值模拟,证明耦合方法能够准确地模拟计算拉伸、弯曲等变形行为和裂纹扩展等失效行为,并且能够很好地保证近场动力学模型与有限元模型之间的力传递和位移协调;同时还对算法的计算效率进行了验证,证明耦合方法能够同时发挥近场动力学对裂纹的适用性和有限元方法的计算效率。基于数值方法和数值模型的研究成果,采用近场动力学与有限元耦合方法对破冰船连续破冰过程进行了数值模拟。对计算结果进行了分析和讨论,将计算所得冰载荷与经验公式进行了对比,对冰载荷的影响因素进行了分析与研究。