VDI（Verein Deutscher Ingenieure）德國(guó)工程師協(xié)會(huì)，成立于1856年，為世界工程組織聯(lián)合會(huì)(WFEO)的正式成員。德國(guó)VDI標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)行最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，其中VDI 2230-1標(biāo)準(zhǔn)Systematic calculation of highly stressed bolted joints: Part 1 Joints with one cylindrical bolt（高強(qiáng)度螺栓連接系統(tǒng)計(jì)算：第1部分單圓柱螺栓連接）是綜合考慮了螺栓與被夾緊件的連接形式、具體尺寸、材料的特性、裝配方法、加載方式等，通過經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式來設(shè)計(jì)計(jì)算螺栓連接的方法，同時(shí)也是一種考慮因素較為全面、算法較為完善、計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確的方法。該標(biāo)準(zhǔn)已用于實(shí)踐40余年，除在歐盟、北美被廣泛應(yīng)用外，在我國(guó)也已被各行業(yè)認(rèn)可并引用。
VDI 2230-1標(biāo)準(zhǔn)適用于強(qiáng)度等級(jí)為8.8～12.9或70、80，通過摩擦傳遞工作載荷的鋼制螺栓（螺紋牙型角為60）。與我國(guó)以往的常規(guī)算法《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》等書中介紹的方法（以下稱機(jī)械設(shè)計(jì)算法）相比，VDI 2230-1標(biāo)準(zhǔn)中介紹的方法（以下稱VDI算法）的主要區(qū)別有：①分別根據(jù)螺栓和被夾緊件的材料和尺寸，采用計(jì)算法確定其柔度，特別是將被夾緊件受壓區(qū)域內(nèi)壓縮變形體的軸向柔度作為被夾緊件的軸向柔度；②考慮了螺栓頭部及螺母支承面區(qū)域、旋合螺紋副負(fù)載側(cè)面、被夾緊件之間接觸界面所發(fā)生的嵌入和由于工作環(huán)境溫度所造成的預(yù)加載荷的損失；③考慮了不同擰緊方式對(duì)裝配預(yù)加載荷值離散性的影響；④考慮了軸向工作載荷作用位置對(duì)傳力分配比例的影響，并通過載荷引入系數(shù)將其體現(xiàn)于計(jì)算中。
正是由于VDI算法比機(jī)械設(shè)計(jì)算法涉及的因素更多、更全面，人們?cè)趹?yīng)用中難免會(huì)遇到各種各樣的問題。因此，從源頭探究其計(jì)算方法的理論基礎(chǔ)和基本原理，就顯得十分必要。
本書從螺栓連接的彈簧模型入手，由原本比較熟悉的機(jī)械設(shè)計(jì)算法出發(fā)，依循現(xiàn)有的相關(guān)資料，一步步探索VDI算法的原始依據(jù)并對(duì)其進(jìn)行研讀分析。力求使我們與讀者一起更好地理解并科學(xué)、合理地運(yùn)用VDI 2230-1中單螺栓連接的算法，是我們編寫本書的初衷。
本書各章節(jié)討論機(jī)械設(shè)計(jì)算法時(shí)，盡量依據(jù)VDI算法的順序，以方便對(duì)比理解。請(qǐng)讀者參考機(jī)械設(shè)計(jì)教材或手冊(cè)時(shí)加以注意。為方便讀者較為連貫、系統(tǒng)地閱讀本書，附錄提供了主要符號(hào)表。同時(shí)，也考慮到讀者大多熟悉我國(guó)傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)算法，且許多必需的基礎(chǔ)知識(shí)是從不同的參考文獻(xiàn)中獲得的，因此在必要時(shí)，我們采用了加注和對(duì)比的方法說明其相互對(duì)應(yīng)關(guān)系，以方便讀者更好地理解VDI 2230-1標(biāo)準(zhǔn)。為使讀者既便于理解編程的主要思路，又有發(fā)揮空間，書中沒有將適用于各種情況的繁復(fù)通用程序列出，僅針對(duì)復(fù)雜部分（如：被夾緊件柔度計(jì)算）給出框圖，其他部分則視具體情況給出易讀、易改、易拓展的小段子程序。
我國(guó)各行業(yè)的螺栓連接設(shè)計(jì)者，在VDI 2230-1標(biāo)準(zhǔn)的使用過程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，值得我們認(rèn)真學(xué)習(xí)和借鑒。知之愈明，則行之愈篤；行之愈篤，則知之益明。 對(duì)VDI 2230-1的正確理解、消化和應(yīng)用，需要有一個(gè)過程。多年來我們一直在實(shí)踐中努力探索，但由于水平有限，難免理解分析欠妥。本書拋磚引玉，望各位同仁及讀者不吝賜教。
感謝導(dǎo)師兆文忠教授在本書的醞釀、編寫過程中，所給予的鼓勵(lì)、引導(dǎo)和幫助。另外，作者在與方吉老師、李婭娜老師、王劍老師，研究生李躍、仲浩然、潘虹宇等同學(xué)探討問題的過程中，開拓了思路，并對(duì)一些問題有了更深的理解；研究生王盛東、李慧穎、劉紅霞、張宇昊、張紀(jì)豐、張岱霖、劉爭(zhēng)、楊鑫等同學(xué)熱心幫助收集下載資料、輸入公式、繪制插圖，在此一并表示感謝。感謝關(guān)心、幫助、支持本書編著工作的所有老師同學(xué)。
作者