VDI（Verein Deutscher Ingenieure）德國工程師協(xié)會，成立于1856年，為世界工程組織聯(lián)合會(WFEO)的正式成員。德國VDI標準是現(xiàn)行最嚴格的標準，其中VDI 2230-1標準Systematic calculation of highly stressed bolted joints: Part 1 Joints with one cylindrical bolt（高強度螺栓連接系統(tǒng)計算：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)驗計算公式來設(shè)計計算螺栓連接的方法，同時也是一種考慮因素較為全面、算法較為完善、計算結(jié)果較為準確的方法。該標準已用于實踐40余年，除在歐盟、北美被廣泛應用外，在我國也已被各行業(yè)認可并引用。
VDI 2230-1標準適用于強度等級為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）。與我國以往的常規(guī)算法《機械設(shè)計手冊》等書中介紹的方法（以下稱機械設(shè)計算法）相比，VDI 2230-1標準中介紹的方法（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)境溫度所造成的預加載荷的損失；③考慮了不同擰緊方式對裝配預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)于計算中。
正是由于VDI算法比機械設(shè)計算法涉及的因素更多、更全面，人們在應用中難免會遇到各種各樣的問題。因此，從源頭探究其計算方法的理論基礎(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械設(shè)計算法出發(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)并對其進行研讀分析。力求使我們與讀者一起更好地理解并科學、合理地運用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)討論機械設(shè)計算法時，盡量依據(jù)VDI算法的順序，以方便對比理解。請讀者參考機械設(shè)計教材或手冊時加以注意。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表。同時，也考慮到讀者大多熟悉我國傳統(tǒng)的機械設(shè)計算法，且許多必需的基礎(chǔ)知識是從不同的參考文獻中獲得的，因此在必要時，我們采用了加注和對比的方法說明其相互對應關(guān)系，以方便讀者更好地理解VDI 2230-1標準。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通用程序列出，僅針對復雜部分（如：被夾緊件柔度計算）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。
我國各行業(yè)的螺栓連接設(shè)計者，在VDI 2230-1標準的使用過程中積累了豐富的經(jīng)驗，值得我們認真學習和借鑒。知之愈明，則行之愈篤；行之愈篤，則知之益明。 對VDI 2230-1的正確理解、消化和應用，需要有一個過程。多年來我們一直在實踐中努力探索，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。
感謝導師兆文忠教授在本書的醞釀、編寫過程中，所給予的鼓勵、引導和幫助。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、潘虹宇等同學探討問題的過程中，開拓了思路，并對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、張紀豐、張岱霖、劉爭、楊鑫等同學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。
作者