船冰碰撞是一个复杂的动力学过程,目前未有成熟有效的理论方法预报船冰之间的相互作用。随着有限元技术的发展,以及软件中材料库的丰富,采用动力仿真方法模拟船冰相互作用成为一种有效的手段。采用非线性有限元分析方法模拟船冰碰撞时,海冰本构模型是决定计算结果的最重要因素之一,因此本文对四种海冰本构模型进行了较为深入的研究,并与由试验回归的Lindqvist经验公式结果进行比较,分析四种本构模型在数值仿真中的适用性。在此基础上,研究提出了一套预报破冰船破冰能力、艏部局部强度和船舯总纵强度的数值方法。本文的主要工作有:(1)对海冰的物理性能进行了研究,对比海冰在不同加载率下的物理力学参数,确定适用于船冰碰撞动态过程的海冰参数。(2)对海冰本构模型进行了研究,从基本理论出发,对比分析了四种本构模型的不同,讨论四种模型的适用性和优缺点。(3)对破冰船破冰过程的数值仿真方法进行了研究,总结非线性有限元分析方法中的关键技术,对MSC.Dytran进行二次开发,成功模拟了海冰不同的破坏模式。提出一套预报破冰船破冰能力和结构强度的数值模拟方法。(4)对破冰船连续式破冰和冲撞式破冰进行了仿真计算,分析了四种本构模型在不同破冰方式下的适用性,并对破冰船的破冰能力和结构强度进行了计算分析。