螺栓的低周疲劳是高温螺纹连接中最主要的失效形式,同时在高温下螺纹连接中的蠕变效应也不容忽视,故研究螺栓的高温蠕变和低周疲劳寿命具有非常重要的工程意义。本文对航空发动机典型螺纹连接副的高温蠕变和低周疲劳寿命进行了研究,主要研究内容包括拧紧力矩与预紧力之间的关系及影响因素研究、法兰螺纹连接的密封性能研究、螺纹连接的蠕变损伤研究和预紧螺纹连接的疲劳寿命预测方法研究。具体研究工作总结如下:1.针对采用扭矩法进行预紧的螺纹连接,考虑螺旋升角、螺距等细节,建立精确螺栓、螺母的螺纹模型,应用ABAQUS对螺纹连接结构的预紧过程进行了有限元仿真,分析研究了拧紧力矩和螺栓预紧力的关系,并与理论结果做了比较分析,确定了所研究螺纹连接副的拧紧力矩系数范围,分析了摩擦系数、螺距、弹性模量、装配间隙和应变硬化指数对扭矩系数的影响。2.采用有限元方法对法兰螺纹连接结构的密封性能进行了研究,分析了在螺栓预紧力单独作用和预紧力与工作压力双重作用两种情况下,螺纹连接法兰接触面沿径向与周向两个方向上的接触应力分布,分析结果为法兰螺纹连接结构的密封性能评估提供了基础。3.基于K-R蠕变损伤模型推导得出了应力松弛损伤本构方程,应用有限元方法对高温螺纹连接结构的蠕变损伤、应力松弛和寿命预测进行了研究。分析了轴向拉力对螺纹连接结构的蠕变损伤及寿命和应力松弛对螺栓预紧力变化的影响。结果表明:应力松弛对螺栓预紧力的变化有很大的影响,螺栓初始预紧力随着蠕变时间的增加而降低直至趋于一个稳定的值,之后螺栓的预紧力几乎不变。当螺栓的残余预紧力小于螺栓正常工作所需的预紧力值时,螺栓将会因应力松弛引起的预紧力不足而导致螺纹连接结构失效。4.针对预紧螺栓连接在受轴向循环拉力载荷作用下的高温低周疲劳问题进行了有限元分析与试验研究,提出了预紧螺纹连接的低周疲劳寿命预测模型,并将应用所提出模型计算得出的螺栓疲劳寿命预测结果与螺栓低周疲劳寿命试验结果进行了比较。结果表明,应用所提出的疲劳寿命模型计算得出的结果能够与试验结果很好的吻合。