本书对德国标准VDI 2230-1:2015 Systematic calculation of highly stressed bolted joints: Part 1 Joints with one cylindrical bolt（高强度螺栓连接系统计算：第1部分单圆柱螺栓连接）进行研读、讨论。探寻了标准中公式的来源及理论依据，与我国传统的机械设计算法进行了对比分析；编制了VDI算法的程序框图和MATLAB子程序；分析了R0~R13计算步骤及其所涉及的参数选取依据、计算公式及相关强度条件等；以工程应用中某单螺栓连接为例进行分析、计算及强度校核，并针对计算结果提出改进措施；对该标准使用中常见的困惑、应用误区等进行了分析讨论，并给出处理建议。本书可供从事螺栓连接设计人员及相关科研人员参考。

序前言第1章 螺栓连接系统的受力分析11.1 机械设计算法中螺栓连接系统的受力分析11.2 VDI算法中螺栓连接系统的受力分析概述51.3 两种方法的比较及讨论7本章小结7第2章 单螺栓连接的设计计算原则82.1 机械设计算法单螺栓连接的设计计算82.2 VDI算法中单螺栓受力与变形分析及设计计算原则132.2.1 单螺栓连接受力与变形132.2.2 同心夹紧单螺栓连接162.2.3 偏心夹紧单螺栓连接172.2.4 单螺栓连接设计计算原则192.3 两种算法的比较及讨论21本章小结23第3章 连接的柔度243.1 螺栓的柔度243.1.1 螺栓的轴向柔度243.1.2 螺栓的弯曲柔度263.2 等效变形锥与被夹紧件的柔度273.2.1 被夹紧件压应力作用域等效形体的引入273.2.2 等效变形锥273.2.3 被夹紧件柔度计算283.3 连接的柔度编程计算393.3.1 螺栓柔度编程计算393.3.2 被夹紧件柔度编程计算40本章小结47第4章 载荷的引入及载荷引入系数484.1 轴向工作载荷的等效作用线位置484.2 载荷引入系数的影响因素及确定方法494.2.1 载荷引入位置对螺栓连接受力和变形的影响504.2.2 载荷引入系数的基本原理504.2.3 影响载荷引入系数的因素514.2.4 载荷引入系数的确定步骤534.3 载荷引入系数编程计算56本章小结59第5章 载荷系数及附加螺栓载荷605.1 载荷系数的概念605.1.1 机械设计算法中的螺栓相对刚度系数605.1.2 VDI算法中的载荷系数——相对柔度系数605.2 不同夹紧状态和加载状态下的载荷系数615.3 不同夹紧状态和加载状态下的附加螺栓载荷625.4 偏心加载情况下螺栓连接的单侧离缝655.5 载荷系数编程计算69本章小结71第6章 预加载荷726.1 机械设计算法中预加载荷的分析计算726.2 VDI算法中预加载荷的分析计算746.2.1 最小夹紧载荷746.2.2 预加载荷的变化756.2.3 装配预加载荷和拧紧扭矩766.2.4 液压无摩擦和无扭矩拧紧816.2.5 最小装配预加载荷816.3 VDI算法中预加载荷编程计算82本章小结85第7章 应力和强度校核867.1 机械设计算法中的应力和强度校核867.2 VDI算法中的应力和强度校核887.2.1 装配应力897.2.2 工作应力937.2.3 交变应力967.2.4 螺栓头
部和螺母支承面的表面压力977.2.5 螺纹旋合长度987.2.6 横向承载能力1017.3 VDI算法中应力和强度校核编程计算103本章小结113第8章 提高螺栓连接工作可靠性的设计措施1148.1 螺栓连接的耐久性1148.2 螺栓连接的松弛118本章小结119第9章 VDI算法的计算步骤及实例1209.1 计算步骤1209.2 计算实例128本章小结138第10章 VDI算法应用中常见困惑及解决方法探索139附录 主要符号表158参考文献170

在工程设计领域，有时要真正弄懂一些看似简单的
设计并不容易，因为这些表面看似简单的事物，其中蕴
含的道理却很深。在《机械设计手册》中，与其他传动
设计相比较，螺栓设计看起来相对简单，但是要想将看
起来相对简单的螺栓设计搞出高水平来，涉及的力学计
算过程其实并不简单。在我国高速动车组的螺栓连接设
计过程中，制造工厂引进了关于高强度螺栓连接计算的
德国 VDI标准，这个标准的quanwei性毋庸置疑，但是
从理论上真正消化与吸收这个标准却不太容易。因为它
综合考虑了螺栓与被夹紧件的连接形式、具体尺寸、材
料特性、装配方法、加载方式、经验计算公式，尤其是
其中涉及了一些较深的力学原理，所以当下制造工厂的
工程师迫切需要解读资料以及计算工具，帮助他们在设
计过程中主动而不是被动地用好这个高水平的设计标准
。在编著这本书之前，万朝燕教授已经为工厂的一些设
计工程师培训过德国 VDI标准，谢素明教授、李晓峰教
授也应用VDI标准完成了多项轨道车辆车体结构中螺栓
连接强度的校核工作，从而积累了许多有价值的应用经
验。基于这些经验，三位作者对设计工程师的需求在细
节上有了很充分的了解。针对这些细节需求，由万朝燕
教授牵头，三位作者用了一年多的时间编著了本书，并
将本书定义为“德国标准理论的解读及程序实现”，我
同意他们的这一定义。读者在阅读本书的具体内容之前
，只要读一下本书的目录，也会同意我的上述看法。我
与三位作者共事20多年，我认为他们都是教学、科研第
一线的优秀教师，其一丝不苟认真负责的态度深受本科
生和研究生们的称赞，也得到了与之合作的多家工厂的
认可，而书中内容的严谨，正是这三位作者严谨治学态
度的延伸。“基础研究搞不好，应用研究将不可能搞好
。”这一见解已经成为许多有识之士的普遍共识，为了
缩短与制造业发达国家的差距，加强基础研究非常必要
，而本书的出版应该是这个方向上一个值得肯定的努力
。

兆文忠

本书对德国标准VDI 2230-1:2015进行了详细的理论解读，给出了螺栓连接计算实例和具体算法程序。书中将VDI标准的算法和我国《机械设计手册》中的算法进行了比较；探寻了标准中公式的来源及理论依据；分析了R0~R13计算步骤及其所涉及的参数选取依据、计算公式及相关强度条件等；以工程应用中某单螺栓连接为例进行分析计算及强度校核，并针对其计算结果提出改进措施；对该标准使用中常见的困惑、应用误区等进行了分析讨论，并给出处理建议。本书第一作者万朝燕教授是我遇到的非常认真的作者之一。她对我们提出的每一个问题都进行认真的推敲，然后给出完善的解决方案。她的这种严谨的治学态度是本书质量的保障。