北极地区的气候变暖、冰川融化以及全球化加速为极地通航、资源开发、极地旅游等提供了便利和可能,极地地区也引起了多个国家日益浓厚的兴趣。作为极地科考、勘探、开发不可缺少的工程船舶,破冰船受到了研究人员越来越多的关注。极地地区恶劣的地理和气候条件,使得破冰船在开辟航道过程中面临着严峻的挑战。破冰船在连续式破冰工况下,船体结构遭受长期的循环冰载荷,这些载荷易于导致船体结构构件的疲劳损伤。本文开展了破冰船的冰致疲劳研究,并最终给出了系统的极地低温条件下破冰船结构疲劳评估方法。本文的主要研究内容如下:（1）本文开展了低温疲劳S-N曲线试验和低温疲劳裂纹扩展试验。首先针对DH36钢3类典型焊接节点（纵向填角焊接节点、横向填角焊接节点和承载十字型焊接节点）,开展了低温疲劳S-N曲线试验。通过低温应变片监测结构热点应力,在低温条件下对3种典型焊接节点不同应力水平的疲劳寿命进行测定;根据测试结果,对数据进行处理并给出不同概率水平的低温疲劳S-N曲线。然后,选择DH36钢母材和对接焊缝形式,按照相关规范制取标准C（T）试样,选定合适的温度和应力水平在低温箱中对母材和焊缝处进行裂纹扩展试验。根据测试结果和数据处理,给出相应地低温裂纹扩展规律（Paris）参数。采用扫描电镜对断口微观形貌进行观察,进一步阐释了低温下疲劳失效机理。此部分的研究成果不仅是本文随后冰致疲劳分析的基础,也能够弥补现有规范中疲劳参数（S-N曲线和Paris参数）仅适用于常温的不足。（2）基于弹塑性海冰材料模型模拟层冰的挤压与弯曲失效,并通过相关海冰挤压和弯曲试验对本文选取的海冰材料模型进行了验证;然后建立船—海水—海冰耦合分析模型,通过非线性碰撞原理和拉格朗日-欧拉耦合方法求解船体结构所受到的冰载荷。在此基础上,本文提出了一种基于船冰碰撞物理特征的冰载荷长时历仿真算法。基于本文提出的冰载荷长时历模拟算法,现已能够获得至少1800s的冰载荷应力时历,从而较好地解决了冰致疲劳应力长时间时历仿真问题。（3）在获得了长时历冰致疲劳应力的基础上,本文选择雪龙2号破冰船为研究对象,开展相应的冰致疲劳分析。首先,开展船体结构动态响应分析,识别船体结构中潜在的疲劳失效点,结合节点处应力集中系数,获得节点处的热点应力时历;然后通过概率密度分布模型对疲劳应力时历数据进行回归分析,获得相应疲劳节点处疲劳应力的概率密度函数;接着分别应用低温S-N曲线和低温裂纹扩展规律,求解破冰船船体结构疲劳节点的疲劳损伤。此外,本文还基于裂纹检查对破冰船结构节点的疲劳可靠性进行了更新,从而获得了不同裂纹检查计划下的疲劳可靠性。综上所述,本文以层冰为例,提出了破冰船在破冰工况下的结构疲劳损伤分析方法。针对雪龙2号破冰船的破冰工况,分析了破冰船在连续式破冰模式下的疲劳损伤。在变换海冰形式（浮冰和冰脊等）、海冰参数（海冰厚度、海冰强度、融化状态等）的情况下,此方法仍能够灵活地分析船舶结构冰致疲劳损伤。本文提出的破冰船冰致疲劳分析方法为我国破冰船船体结构设计和疲劳评估提供了一整套科学的计算方法,完善了我国破冰船船体结构设计和疲劳评估的研究体系。