申报成果属于机械工程领域的机械设计理论与方法研究。螺栓紧固件连接作为最重要的连接形式之一，广泛地应用于火箭、航空发动机、高档数控机床等大型机械装备的法兰连接、密封连接等关键部件的结构设计中，在其产品的可靠性设计中占据极其重要的地位，是影响大型机械装备可靠运行的关键因素。然而，火箭和航空发动机等大型机械装备在大惯量、高加减速、重载等极端工况下所产生的振动冲击载荷，对于螺栓紧固连接的可靠性设计提出了极高的挑战，其中螺栓紧固件的自松弛问题是其可靠性设计的瓶颈问题。本研究始于2010年，在国家973计划课题、国家自然科学基金（面上项目、青年项目）、陕西省自然科学基金等课题的资助下，将机械学科与工程力学学科相结合，系统地揭示了振动冲击引起的循环交变载荷下螺栓紧固件的自松弛机理，为大型机械装备的可靠性设计提供了理论依据，具有重要的科学价值和工程意义。成果的发现及创新点主要包括：

（1）基于摩擦学理论的螺栓紧固件自松弛机理。建立了具有精确三维螺旋几何特征的螺栓紧固件振动自松弛数值建模方法，实现了螺栓与螺纹连接所特有的楔形支承面接触压力及其分布规律的有效定量预测与计算，揭示了强振动冲击交变载荷下螺栓与螺纹接触面局部粘连-滑移机制影响下的螺栓紧固件自松弛机理，并应用于航空发动机透平端转子的结构完整性分析；提出了基于摩擦能耗散理论的连接界面幂函数磨损规律预测模型，可实现振动循环冲击载荷下螺栓与螺纹楔形接触面的接触压力和磨损形貌及其摩擦系数演化规律的有效预测，为螺栓与螺纹接触面摩擦学模型参量提供更为准确的输入数据。【代表性论文2篇（序号1、3）】

（2）基于材料循环硬化理论的螺栓紧固件自松弛机理。提出了反向载荷下金属材料的包辛格效应、瞬态行为和永久软化的测量方法，以及基于代表性体积单元（Representative volume element, RVE）法的高强度钢螺栓材料的宏观力学行为的有效预测方法，为螺栓材料的循环硬化模型参量提供了更为准确的输入数据；建立了基于初始马氏体系数演化模式的余弦型超弹性形状记忆合金相变棘轮效应本构模型，进行了基于该本构模型的有限元实现与有效性验证，揭示了形状记忆合金马氏体含量的演化规律与其相变棘轮效应的关联机制，为超弹性形状记忆合金螺栓自松弛的机理研究提供了有效的计算方法；建立了基于该本构模型所构建的杆单元形状记忆合金螺栓紧固件自松弛有限元分析模型，实现了不同预紧力与交变载荷幅值下形状记忆合金螺栓杆的残余马氏体累积演化与非线性自松弛规律曲线的有效预测，发现了螺栓低周自松弛与高周自松弛的临界特征点；开展了循环交变载荷下，超弹性形状记忆合金螺栓预紧力自松弛的宏观力学响应测试以及螺栓螺纹应力集中处的微观演化实验测试（DSC、SEM、XRD等）研究；揭示了超弹性形状记忆合金螺栓自松弛机理，为螺栓连接件的减振与防松设计提供了理论依据。【代表性论文3篇（序号2、4、5】

本研究成果的5篇代表性论文发表在International Journal of Plasticity、Friction、Engineering Failure Analysis、ASCE Journal of Engineering Mechanics、Materials等国际顶级学术期刊，其中TOP期刊2篇。SCI他引共79次（包括来自International Journal of Plasticity、Materials and Design、Mechanical Systems and Signal Processing、Tribology International、Friction、Journal of the Mechanics and Physics of Solids、International Journal of Mechanical Sciences、Chinese Journal of Aeronautics、Engineering Failure Analysis等国际顶级学术期刊的论文或综述），其中单篇最高SCI他引36次，获得了螺栓自松弛研究领域的国际同行认可，为螺栓自松弛机理的揭示提供了思路，也为大型机械装备的可靠性设计提供了重要的理论支撑。