螺栓紧固件连接作为最重要的连接形式之一,广泛地应用于航天设备关键连接部件的结构设计中。当螺栓受到冲击、振动或周期性载荷作用时会倾向于松动,并且在一定的阶段会导致夹紧力衰减进而连接失效,这种失效可能导致关键安全部件的灾难性后果。因此,螺栓紧固件力学性能的研究成为一个重要的研究课题。而形状记忆合金(SMA)因其材料的超弹性效应和形状记忆效应,成为当下一个重要的研究方向之一。形状记忆合金螺栓由于其材料的非线性和马氏体相变,会导致螺纹根部应力集中发生不可恢复变形的累积,进而对螺栓的力学性能产生重要的影响。为了维护超弹性SMA螺栓的工程使用价值,本文以超弹性SMA螺栓紧固件为研究对象,通过实验和理论建模研究了它的力学性能。主要工作如下:1.研究了形状记忆合金的概念及其材料内部的微观转变机理;根据目前较为广泛应用的SMA本构模型,引入Brison关于马氏体含量与应力的关系,建立了可以完整描述超弹性SMA螺栓材料单轴相变的宏观唯象本构模型。2.开展超弹性SMA螺栓的力学性能实验,搭建超弹性SMA螺栓循环加载实验平台,得到了螺栓的宏观机械响应规律。同时通过差示扫描量热法、扫描电子显微镜和XRD衍射仪对的螺栓的马氏体相变点和微观结构进行了检测,得到螺纹根部微观结构的演变规律。结果表明:预紧力和循环加载的载荷值越大,螺栓的夹紧力衰减幅度就越大;随着加载循环次数的增加,马氏体残余应变的持续积累是导致夹紧力显著衰减的主要原因;通过不同应力水平下的螺纹根部残余马氏体形态的演变规律,进一步验证及阐明超弹性SMA螺栓的夹紧力的衰减机理。3.根据非线性梁单元求解程序编写的需要,利用有限元法对梁单元非线性刚度矩阵进行了推导,对非线性梁单元程序算法中的求解原理进行了介绍。并利用MATLAB语言,编写了可用于梁单元非线性求解的程序算法。并建立了基于超弹性SMA梁单元的螺栓紧固件模型,研究了外载荷作用下的螺栓的有限元数值实现方法,构建数值模型进行了超弹性SMA螺栓的力学数值模拟。研究结果表明,本文建立的超弹性SMA螺栓的有限元模型数值模拟的结果,和实验结果比较吻合,可以有效的分析超弹性SMA螺栓的力学性能。