为支持船冰模型试验研究需求，本文自行开发了一种掺杂聚丙烯颗粒球模型冰材料，探究了其物理力学性质，并将其应用到室外冰池船模破冰试验中。试验结果表明，基于聚丙烯颗粒球模型冰的船模破冰试验能够对破冰船阻力进行合理预估。
　　本文首先研究了聚丙烯颗粒球模型冰制备技术，得到了较为成熟的模型冰制备方法，而后考虑养生时间、养生温度、聚丙烯颗粒球粒径的影响，开展了200余组聚丙烯颗粒球模型冰单轴压缩试验，系统地研究了模型冰发生挤压破坏时表现出的力学性质。
　　而后在步入式低温实验室的冰水池内开展冰池聚丙烯颗粒球模型冰盖弯曲破冰试验。试验时在制备的冰盖上直接加工出形状规则的矩形模型冰悬臂梁冰板，然后利用原位加载系统在冰池中直接进行弯曲破坏加载试验。综合考虑冻冰温度、聚丙烯颗粒球粒径及加载速率的影响，开展了190余组冰池原位悬臂梁试验，系统的探究了模型冰的在发生弯曲破坏时的力学性能。
　　最后在室外冰池中制备开展了室外冰池船模破冰阻力试验，试验先在室外冰池中制备聚丙烯颗粒球模型冰冰盖，然后利用1∶60的“雪龙2”号的船模模拟了“雪龙2”号以0.5-5节的航速破除1.5m厚冰面的破冰过程。船模试验的破冰阻力通过相应的模型比尺还原到“雪龙2”号后，得出的破冰阻力与天津大学的模型试验所得实船破冰阻力吻合较好。
　　本文研究结果表明聚丙烯颗粒球模型冰能够满足模型冰缩尺比λ=10的冰池破冰模型试验。研究结果对后续开展冰池模型试验具有一定的参考意义。