摩擦学是一门实用性极强的应用科学,随着科学仪器的发展,研究人员会观察到新的现象并不断提出新的理论,使得摩擦学的成果在广度和深度上不断扩展,也使得摩擦学研究方法的发展趋势正由经验进入理论、由定性进入定量、由宏观进入微观、由静态进入动态、以及由单一学科角度的分析进入多学科的综合研究。机械连接在工程应用中随处可见,人们发现看似静止的机械连接面实际上处于周期性小幅运动中,这会造成连接部件的摩擦、磨损失效,并影响到机械连接面的接触行为和机械系统的稳定性。本文从多维度、多方位对机械连接处的切向运动特性以及应力分布规律进行了分析,主要研究内容如下:（1）考虑微凸体的弹塑性变形,提出一种基于KE法向接触理论和Iwan切向模型的粗糙表面切向作用模型,该模型基于更少的假设条件以及无需实验的标定,而是通过测量接触面的形貌参数和连接部件的材料特性赋予模型中参数以物理意义。将粗糙峰之间的接触类比于Iwan模型中的詹金斯串联单元,从微观角度对连接界面切向运动的非线性行为进行解释,说明了连接界面产生粘着、局部滑移和整体滑移的内在机理。对建立的切向模型进行数值分析表明:力-位移迟滞环对量化循环载荷下的切向刚度以及能量耗散等参数有重要意义,迟滞环的初始切向刚度与接触副材料和法向预紧力有关,单个加载阶段或单个卸载阶段切向刚度会逐渐变小,呈现软化现象,切向运动的非线性特征和整体滑移现象是导致能量耗散的主要因素。（2）开发了一种高精度且易拆卸的平面微动实验装置,可实现微米级微动迟滞环的测量。该实验装置选用压电陶瓷促动器提供稳定、可靠的周期性切向位移驱动,两个同轴激光传感器满足了接触副相对切向运动的准确测量,三向力称重传感器实时测量接触副受到的切向力与未对准力,压力垫圈用于监控微动过程螺栓预紧力的变化,从而获得精准有效的界面微动迟滞环。完成实验装置校准后,对Q235和铝合金接触副在不同法向预紧力和不同切向位移工况进行实验发现:测得的微动迟滞环经过数个周期之后才趋于稳定,随着预紧力的增加,连接界面处的切向刚度有很明显的增加,但激励幅值对切向刚度影响较小,并进一步验证了第二章建立的切向模型的有效性。（3）应用光弹性技术实现了对螺纹副各螺纹牙应力分布的直接观测。基于前人的研究分析了平面螺纹副的可行性,详细介绍了光弹模型的制备过程与注意事项,通过研制的螺纹副光弹实验平台分析了在不同载荷下螺纹副各螺纹牙的应力分布与承载情况,为螺纹副应力承载研究提供了实验分析手段。建立了实验工况下的有限元分析模型,与实验结果比较发现:法向载荷对平面螺栓模型内部的光弹干涉条纹分布有较大的影响,且光弹干涉条纹主要集中在前三螺纹牙,第六螺纹牙之后干涉条纹基本上不发生变化;最危险点分布在第一螺纹牙根两侧;各螺纹副承载分布情况的有限元结果与光弹实验结果基本吻合。（4）提出一种实时观测连接部件动态应力变化的方法。压电陶瓷促动器为光弹连接部件提供周期性的位移激励,扭矩起子判定加载法向载荷的大小,通过光弹实验台研究在微动状态下受到不同法向预紧力的连接部件的应力变化。实验结果表明:随着螺栓预紧力的增加,观察区域光弹干涉条纹级数会随之增加;螺栓处有无垫片会影响到最大应力集中点的分布;并且,连接件模型在微动载荷的作用下,连接模型内部为交变应力,更容易导致连接部件的疲劳损坏。