王琳涛，张先连，刘检华，孙清超+

(1.大连理工大学机械工程学院，辽宁 大连 116024;2.北京理工大学机械与车辆学院，北京 100081)

0 引言

复杂设备往往由大量零部件通过紧固件装配而成，其中螺栓连接由于具有拆卸方便、连接稳定、互换性强等优点，得到了广泛使用。然而，在实际使用中，机械设备需要承受工作载荷以及机械振动，恶劣工作载荷将引起螺栓连接状态变化，使螺栓头部与被连接件之间发生相对转动，从而导致螺栓夹紧力的减小，进而导致连接失效、设备整体性能下降等重大安全问题。因此，实现螺栓松动过程的预测对螺栓连接的防松设计具有重要的指导意义，避免许多安全事故的发生。

国内外研究人员针对螺栓松脱机理模型开展了大量研究，但预测精度与实测数据往往存在较大偏差。早期对于螺栓松动机理的研究集中在轴向载荷的影响，Goodier等[1]对轴向振动载荷下的螺栓松动进行了研究，发现轴向载荷引起的预紧力下降非常有限。随后，Junker[2]提出，横向振动载荷沿斜面方向的分力会加速螺栓的相对转动，更容易引起螺栓松动，并设计了横向振动试验机进行验证。Nassar[3]对螺栓受横向振动载荷的过程建立了简单的数学模型，并分析了主要影响因素，如孔隙、初始预紧力等。在随后的研究中，又通过分析端面力矩、螺纹力矩、螺距力矩三者的作用关系[4]，建立了更加准确详尽的螺栓松脱模型，也是目前得到广泛认同的松脱机理模型。但螺栓松脱是一个存在非线性与不确定性的复杂过程，理论推导的过程中不可避免地需要进行简化，因此难以完成精确预测，仅适合做定性研究。……