Page 61 - 《振动工程学报》2026年第2期

第 39 卷第 2 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 39 No. 2
2026 年 2 月 Journal of Vibration Engineering Feb. 2026

螺 栓 连 接 接 触 界 面 的 不 确 定 性 参 数 辨 识

李 玲， 巨子津， 刘佳芸， 解妙霞， 李丽霞

（西安建筑科技大学机电工程学院，陕西 西安 710055）

摘要：螺栓连接接触界面参数的不确定性是影响装配结构精度与可靠性的重要因素。因此对连接中不同螺栓预紧力、外部载
荷和几何特征状态下的接触界面不确定性参数进行辨识，建立精确的螺栓连接参数模型。结合偏置的 Euler-Bernoulli 梁单元
与接触界面的随机节点单元，建立不同状态下螺栓连接梁的不确定性参数有限元模型。通过贝叶斯方法辨识单一状态下螺
栓连接接触界面的参数分布，再通过贝叶斯振型组装算法辨识不同状态下螺栓连接接触界面的参数分布，并分析接触界面不
确定性参数从单一状态到多状态的传播过程。探究不同螺栓预紧力、外部载荷和几何特征状态下接触界面参数的不确定性
分布对结构动力学特性的影响。结果表明：在单一状态下，接触界面参数整体呈正态分布，且节点横向与轴向刚度的分布具
有弱相关性；在多状态下，接触界面随机参数的分布期望与螺栓连接结构状态整体呈线性关系，且在局部表现出不确定性；随
着仿真频率的提高，螺栓连接结构频率响应逐渐发散。
关键词： 螺栓连接；接触界面；贝叶斯方法；随机参数分布
中图分类号：TH113.1 文献标志码：A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202311035

Identification of uncertain parameters of contact interface in bolted joints

LI Ling，JU Zijin，LIU Jiayun，XIE Miaoxia，LI Lixia
（School of Mechanical and Electrical Engineering，Xi’an University of Architecture and Technology，Xi’an 710055，China）

Abstract：The uncertainty of the contact interface parameters of bolted joints is an important factor affecting the accuracy and reliability of
assembly structures. Therefore，the uncertainty parameters of the contact interface under different bolt preload，external load and geometric
feature states in the connection were identified，and an accurate bolt connection parameter model was established. The finite element model of
the uncertainty parameters of the bolted beam in different states is established by combining the offset Euler-Bernoulli beam element and the
random node element of the contact interface. The Bayesian method is used to identify the parameter distribution of the bolted contact interface
in a single state，and the Bayesian modal assembly algorithm is used to identify the parameter distribution of the bolted contact interface in
different states，and the propagation process of the uncertainty parameters of the contact interface from a single state to multiple states is
analyzed. The influence of the uncertainty distribution of contact interface parameters on the structural dynamics under different bolt preload，
external load and geometric feature states is explored. The results show that in a single state，the contact interface parameters are normally
distributed， and the distribution of the transverse and axial stiffness of the nodes has a weak correlation， and in the multi-state， the
distribution of the random parameters of the contact interface is expected to be linearly related to the state of the bolted structure as a whole，
and the local uncertainty is exhibited，and the frequency response of the bolted structure gradually diverges with the increase of the simulation
frequency.
Keywords：bolted connection；contact interface；Bayesian method；random parameter distribution

螺栓连接广泛应用于工程结构中，其接触界面 体结构的安全和其他性能。为此，研究针对螺栓连接
的力学行为是螺栓连接的重要特性，表现出复杂的 接触界面的不确定性参数辨识方法，对于提高工程
不确定性力学行为，对整体结构刚度及动力学特性 结构的设计精度和可靠性具有广泛的应用背景和重
产生较大影响，接触界面的不确定性参数是装配结 要的实用价值。为满足各行业对工程结构高精度、
构中不确定性的主要来源 。特别是在航空航天、 高可靠性的数字化设计需求，需要对不同螺栓预紧
[1]
汽车制造、重型机械等高精度、高可靠性要求的工业 力、载荷和几何特征状态下的螺栓连接结构接触界
领域中，螺栓连接的稳定性与可靠性直接影响着整 面进行研究，辨识不同状态下接触界面的参数分布 [2-3] 。

收稿日期：2023-11-15；修订日期：2024-03-09
基金项目：国家自然科学基金资助项目（52475124）；陕西省重点研发计划项目（2024GX-YBXM-206）；陕西省秦创原“科学
家+工程师”队伍建设项目（2025QCY-KXJ-165）