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随着全球气候变暖和北极航道的逐渐开放,世界各国对极地地区的海洋运输与能源利用的兴趣使极地海洋工程研究成为国内外学者的研究热点。海冰是影响极地海洋工程安全性的主要因素,而衍生于经典连续介质力学的传统数值方法在模拟海冰的复杂破坏过程时存在明显的局限性,这一问题限制了极地海洋工程的研究进展。近场动力学方法是一种采用积分形式求解运动方程的无网格方法,对于模拟复杂材料破坏具有明显优势。本文应用近场动力学方法对海冰破坏过程进行研究,主要内容包括:详细阐述了键型近场动力学的基本理论和主要的数值方法。详细讨论了影响海冰力学性质的主要因素,针对海冰的主要力学性能,构建了一种满足抗拉、压强度不同和韧-脆转换现象的基于键的近场动力学材料模型。在键型近场动力学弹脆性材料模型的基础上,类比理想弹塑性模型的应力-应变关系,以键长变化速率作为控制韧-脆材料转换的变量,建立了键型近场动力学海冰材料模型。建立含有预置裂纹的二维和三维键型近场动力学计算模型,研究模拟过程中的裂纹路径和应力分布,将模拟结果分别与扩展有限元和实验结果相对比,验证近场动力学模拟结果的正确性。选取平板冰-加强板结构和平板冰-刚性立柱接触作为计算模型,采用键型近场动力学模拟两种工况下海冰与海洋工程结构之间的挤压破坏过程,分析数值模拟过程中的破坏现象、冰力分布和总冰力特点,将数值模拟结果与前人实验结果相对比,验证近场动力学在典型极地海洋工程中应用的可靠性。由于键型近场动力学不具有应力/应变的概念和无法直接引入本构模型等缺陷,新近提出了一种状态型近场动力学方法。本文详细阐述了状态型近场动力学理论和相应的数值方法。针对状态型近场动力学的优势,采用状态型近场动力学建立平板拉伸计算模型,与相应的有限元计算结果对比应力分布,并分析计算误差。简要介绍弹塑性模型的主要理论,进而在状态型近场动力学中引入线性强化弹塑性材料模型,建立弹塑性材料单向拉伸计算模型,根据加载-卸载过程的应力-应变关系验证相应材料模型的正确性,分析拉伸过程中的破坏现象和反作用力特点,采用状态型近场动力学弹塑性模型对海冰三点弯曲实验进行数值模拟,分析海冰试件的应力变化过程。