极地船舶是北极航道运输、资源开采、科学考察的重要装备。极地船舶不仅要满足常规水域下的结构安全要求,更要适应极地的工况环境,其中冰载荷对极地船舶的结构安全具有严重威胁。船体结构需要具有更高的极限强度以抵抗浮冰撞击,更好的疲劳性能以承载连续破冰任务。即便在船舶设计之初已经对危险区域进行针对性的结构加强,但复杂的极地环境依然可能导致严重的疲劳破坏和结构损毁。因此,需要提出有效的极地船舶结构安全评估方法,定量判断结构失效的风险以预防严重的灾难事故。基于S-N曲线的船舶结构疲劳分析方法已经具有较成熟的理论基础和广泛的工程应用,然而由于缺乏完善的环境数据资料和有效的冰载荷计算方法,针对极地船舶的疲劳研究相对较少。对此,离散元方法建立的海冰数值模型应用于船冰碰撞模拟可以得到有效的冰载荷时程数据。船舶在破冰过程中,其艏部结构与海冰直接接触并承受强烈的冲击挤压作用,需要判断船冰碰撞区域的局部结构极限承载能力。此外,船体梁的总纵强度依然是船舶结构安全的关注重点,在冰区工况下冰载荷的作用强度远大于波浪载荷,破冰过程中产生的垂向冰力对船舯弯矩也有较大影响。本文基于极地船舶疲劳强度、船艏局部结构强度、船体梁总纵强度计算结果,采用可靠性理论得到结构失效概率,引入风险概念提出极地船舶结构安全定量评估方法。具体开展了以下研究内容:（1）冰载荷作用下的船舶结构疲劳分析。基于S-N曲线时域疲劳分析流程对极地船舶局部结构的疲劳损伤度进行计算,过程中采用基于实船走航观测统计的极地冰厚-航速联合概率分布疲劳工况,并结合离散元方法数值模拟得到各工况的船艏局部区域冰力时程和船体梁弯矩时程。（2）极地船舶的结构极限强度计算。采用非线性有限元方法通过静态载荷步加载分别得到船艏局部结构的载荷-位移曲线与船体梁的曲率-弯矩曲线,并结合极限载荷准则确定结构的极限强度。参考疲劳计算结果选取危险构件,分析构件疲劳失效对整体结构极限强度的影响。（3）提出基于风险概念的极地船舶结构安全定量评估方法。根据极地船舶的疲劳和强度分析结果,采用结构可靠性理论计算船艏和船舯结构构件的疲劳失效概率以及该构件失效后整体结构的强度失效概率,以疲劳失效概率和强度失效概率的乘积作为风险指标并建立风险矩阵判断该风险指标的安全等级,可为极地船舶全生命周期内的结构安全检测和维修计划提供参考依据。对极地船舶而言,结构损毁事故的突发是难以预知的,但结构疲劳损伤的长期累积却有统计方法。本文提出的风险评估方法有效的考虑了疲劳损伤与结构强度之间的关联性,定量的计算出构件疲劳失效对整体结构强度状况的影响,并以此判断出哪些是需要重点预防和维修的危险构件,保障极地船舶服役期间的结构完整性。