螺栓连接是一种被广泛使用的机械连接,不仅具有结构简单、拆卸方便和通用性好等优点,还有良好的受力性能、抗振性能和传动性能。服役期间的预紧螺栓连接,可能受到振动、冲击、交变以及温度等载荷的作用,与装配预紧过程相比,螺栓服役时的受力情况更为复杂。因此,在进行单螺栓连接的设计与校核时,应合理确定所需的计算参数。螺栓的轴向相对刚度和传递横向载荷界面数作为其中的两个关键参数,准确确定它们的取值是单螺栓连接设计与校核的重要步骤。本论文建立了大量的螺栓连接结构有限元模型,采用理论解析与有限元仿真相结合的方式开展研究。论文从螺栓预紧过程的实际受载情况出发,提出了一种与实际受载相符的带螺纹结构的螺栓预紧仿真方法——螺栓头旋转角度法。同时,在螺栓连接有限元模型被连接件之间的接触界面引入三向小刚度弹簧单元,提出了一种可用于研究螺栓轴向相对刚度的边界约束方式。根据模型预紧仿真后的轴向应力云图,提出了被连接件受压区域压缩变形体的修正起始直径,以及压缩变形体轴向刚度的压应力四次理论修正解析式。再通过对比不同组别螺栓连接结构有限元模型每个接触界面对横向载荷的传递情况,探究了被连接件厚度、被连接件外径、垫圈外径、垫圈与长轴套的厚度、被连接件个数、横向载荷作用位置和不同作用位置横向载荷的分配比例对横向载荷传递情况的影响。结果显示:传递横向载荷的界面数与螺栓头、螺母支承面,以及垫圈和长轴套与被连接件的接触界面无关,只与有横向载荷作用的被连接件之间的接触界面个数有关。最后,结合单螺栓连接设计与校核的理论以及本文的研究结果,编写了单螺栓连接设计与校核软件。研究结果表明:螺栓头旋转角度法仿真应力与理论应力的相对误差小于3.00%,说明该方法可以实现带螺纹结构螺栓的精确预紧仿真。采用约束弹簧自由端的边界约束方式可用于研究螺栓的轴向相对刚度。求解螺栓的轴向相对刚度时,压应力四次理论修正解析式与仿真计算的相对误差小于1.5%,说明压应力四次理论修正解析式具有较高的准确性。传递横向载荷界面数的取值不总等于有横向载荷作用的被连接件之间的接触界面个数,而是应该根据螺栓连接结构的实际情况在1或2中取值。对于单螺栓连接设计与校核软件,用户只需输入基本参数就能自动实现螺栓连接的校验,并自动输出相应的校验报告。