王庆领， 程庆阳, 谢隽然

(1.东南大学自动化学院， 南京 210096； 2.陕西中科启航科技有限公司， 咸阳 712000)

螺栓结构，以其易于安装，便于拆卸的优点目前被广泛应用于工业应用的各个领域，螺栓结构最主要的问题是螺栓在振动或者外力的作用下会产生松动，造成螺栓连接结构的轴向力下降，导致螺栓连接件失效，这对系统(如地铁车辆的运行系统[1]、输电铁塔的工作系统[2]、风电塔筒的运维系统[3]等)的可靠性和安全性都有很大的影响。因此，针对螺栓结构及松动检测的研究具有重要的实际意义。

由于螺栓串扰现象的存在，在螺栓装配的过程中，一个螺栓紧固件被拧紧，另一个相连的螺栓紧固件会产生一定的松动，造成各个螺栓安装初始预紧力大小不同[4]，因此需要对螺栓的连接受力情况进行建模分析。Wang等[5]对无穷大板平面的螺栓连接刚度模型进行了建模和实验分析，得到了与有限元模拟一致的模型分析结果，但是仅针对理想无穷大平面的螺栓连接情况进行仿真设计，缺乏实际场景中螺栓连接情况的预紧力分析，无法将模型应用到实际工程环境。近些年，针对实际场景的环形结构螺栓连接刚度模型的研究也取得了一些进展。Wegener等[6]以风电塔筒的环形结构螺栓为背景，研究螺栓的预紧力水平对法兰连接结构的螺栓疲劳性能的影响，并测试了不同载荷情况下，螺栓的预紧力损失情况; Seidel[7]对管状塔的环形法兰连接进行了疲劳分析，并设计一类可计算局部弯矩的解析模型，用于管状塔的法兰结构疲劳分析。……