摘要
螺栓法兰连接是复杂机械设备的關鍵承载连接部件，其服役性能主要受长期循环组合载荷下螺栓预紧力松弛与界面刚度退化的耦合演化支配。在循环横向激励下，接触界面经历连续的完全粘着、部分微滑移和宏观滑移状态，伴随嵌入、蠕变和摩擦引起的磨损，导致预紧力随时间衰减和连接机械性能的持续退化。区分无螺母旋转的预紧力松弛与旋转自松脱对于揭示多螺栓法兰退化机制至关重要。本文系统地综述了螺栓法兰连接的物理驱动本构建模和退化表征。建立了一个统一的连接界面模型分类框架，涵盖静摩擦模型；依赖速度的动摩擦模型；以四参数 Iwan 模型和 Valanis 内时模型为代表的迟滞粘滑模型；以及降阶等效连接模型。阐明了 Dahl 模型和 LuGre 模型在 Stribeck 速度 - 摩擦特性方面的固有差异。从物理可解释性、迟滞复现精度、预紧力 - 退化相关性和工程适用性等角度对代表性模型进行了全面评估。进一步对 Iwan、LuGre 和 Valanis 模型的参数识别瓶颈进行了对比分析，重点关注多解风险、抗噪鲁棒性和跨工况可迁移性。与单螺栓搭接试件相比，多螺栓环形法兰表现出显著的螺栓间弹性相互作用、周向接触压力不均匀性以及局部到全局的链式反应退化行为。总结了连接退化监测的常见实验测试台和传感技术，并讨论了测量局限性（包括传感器漂移、同步误差和安装约束）及其对模型参数识别的影响。简要概述了现有螺栓连接的机器学习、数字孪生和物理信息建模应用。最后，本综述总结了现有研究共识、未解决的矛盾和公开的研究挑战。特别关注现有时变 Iwan 型模型在多螺栓法兰退化方面的局限性。潜在的未来研究方向包括匹配时变本构模型的多通道同步传感、螺栓间载荷重新分布的量化，以及在含噪实验数据下的鲁棒识别策略。
