螺栓联接属于可拆联接,具有拆装方便、结构简单、负载重、成本低等优点,被大量应用于化工、汽车、大型压力机、船舶、航天和航空等多个领域,许多机械设备的关键部位采用的都是螺栓联接。螺栓轴向力对螺栓联接的质量和结构的性能有着直接的影响,对机械设备的运行起着非常关键的作用。为了监测螺栓联接的质量和结合面的接触状态,从而保障设备的正常运行,准确检测出螺栓轴向力的显得尤为重要,螺栓轴向力的检测具有非常大的工程应用价值。传统的螺栓轴向力检测方法有扭矩扳手法和应变片法等,扭矩扳手虽操作简单,但存在螺纹副的摩擦和扭矩扳手精度造成的误差,且人为操作产生的影响较大,导致测出的结果有较大误差;应变片法虽然精度高,但测量时可能需要拆卸螺栓,且对开敞性不好的工况不适用。同时,螺栓在服役过程中轴向力会产生衰减,造成被联接件的松动,影响设备的性能。目前许多学者对螺栓轴向力衰减的在线检测并没有进行深入的分析研究。针对以上问题,本文基于COMSOL Multiphysics软件的固体力学模块,模拟实际螺栓轴力的加载与超声波在螺栓搭接铝板上的传播过程,对螺栓轴向力与超声波透射信号声压之间的关系进行分析研究。针对螺栓搭接板结构,采用超声表面波波能耗散法对螺栓轴向力衰减的检测展开研究,基于超声表面波的波能耗散原理,搭建螺栓轴向力的表面波法检测试验平台,建立螺栓轴向力与表面波透射信号能量间的关联模型,实现对螺栓轴向力的在线检测,以此来检测螺栓联接的松紧状态。同时,针对螺栓轴向力的衰减,进行了垫片个数、润滑条件对螺栓轴向力衰减影响的研究。并提出了基于压电陶瓷的螺栓轴向力主动调控方法,搭建轴向力的主动调控系统,利用压电陶瓷片所特有的逆压电效应,实现了对轴向力的主动控制,并利用超声表面波透射信号检测轴向力的主动调控效果,验证了此系统对螺栓轴向力主动调控的有效性,提出了一种螺栓防松的新思路。本文的超声表面波波能耗散法能较为准确快捷地实现螺栓轴向力的检测,并可利用压电陶瓷片对螺栓轴向力实施精确的主动调控,进而防止螺栓的松动,具有非常重要的科学意义与研究价值。