海冰对海洋结构物的影响是海冰工程问题的重要组成部分,合理分析结构冰荷载是海洋结构设计、海冰防灾减灾的关键。因此,通过数值方法来研究海冰与海洋结构的相互作用过程具有重要的理论研究及工程应用价值。本文以海冰物理力学性质试验为基础,针对不同类型海冰与海洋结构的相互作用过程,建立了可模拟海冰破碎的离散单元模型,并在GPU并行计算平台上对海冰与海洋结构的相互作用过程进行了大规模离散元数值分析。通过与现场冰荷载测量结果比较,验证了该离散元模型在模拟海冰工程问题中的适用性及合理性。在此基础上,开发了相应的并行计算程序。本论文主要研究内容包括：(1)海冰与海洋结构相互作用的离散单元模型的建立。采用梁单元理论来构建海冰的离散元粘结模型,建立了海冰颗粒与三角形单元及圆锥形单元之间的接触模型,通过设定模型中的细观参数模拟了海冰试样的单轴压缩与三点弯曲试验。(2)离散元方法在海冰力学性质模拟中计算参数的验证。分析了宏观海冰力学性质与细观模型参数之间的影响关系,包括：数值模型中颗粒排列方式对力学性质的影响；切向与法向接触刚度比对试样泊松比、弹性模量及压缩强度的影响；分析了切向与法向强度比和颗粒间摩擦系数二者共同对压缩强度与弯曲强度的影响；利用GPU的并行计算能力,分析了颗粒粒径对宏观压缩强度与弯曲强度的影响,研究了离散元模型中由颗粒粒径引起的尺寸效应。在此基础上建立了由海冰宏观力学性质确定离散元模型细观参数的方法。(3)不同类型海洋平台及船舶结构冰荷载的离散元分析。对渤海JZ20-2 MUQ平台的锥形桩腿与JZ9-3 MDP-1系缆桩直立腿的冰荷载进行了离散元分析,并与现场实测结果进行了对比；同时将离散元计算结果与ISO冰力标准进行了比较,发现二者得到的冰荷载一致；对六自由度浮式结构的冰荷载进行了离散元数值分析,包括不同密集度的浮冰与Kulluk号海洋平台的相互作用和不同厚度的平整冰与船舶的相互作用,同时在海冰与船舶相互作用的离散元分析中还考虑了不同推力作用下冰荷载的情况。最后,对本文的主要研究内容进行了总结,并对后续研究中的主要问题进行了讨论和展望。