螺栓连接结构广泛应用于工程机械、航空航天等诸多领域。航空发动机转子试车及服役过程中,作用下螺栓连接结构的可靠性影响航空发动机关键部位连接稳定性、转/静子服役稳定性的关键因素之一。因此,探究螺栓在复杂外部载荷下的松动机理对航空航天的发展具有重要意义。本文以探究复合载荷下的螺栓连接结构松动规律为研究目的。首先,对螺栓头下端面、被连接件结合面及螺纹副接触面的在复合载荷下受力情况进行分析,结合复合载荷作用下各个接触面接触压力的变化情况,计算影响螺栓回转松动情况的扭矩分量,基于螺栓回转松动条件的概念,定性地分析了单螺栓连接结构承受复合载荷作用时的松动规律,确定不同类型的载荷在螺栓松脱过程中起到的作用。其次,建立了带有真实螺纹接触结构的精细化有限元模型,利用扭矩法对螺栓连接结构施加初始预紧力,根据不同形式的载荷建立相应的边界条件,对比了横向力载荷、位移载荷作用的联系与差异,并对各种形式的复合载荷开展螺栓松脱有限元仿真。再次,利用电子伺服疲劳试验机开展单螺栓松脱试验,通过超声预紧力测试系统直接测量螺栓预紧力。研究了不同载荷幅值及横向—弯矩复合载荷、横向—轴向复合载荷、轴向—弯矩复合载荷作用下螺栓预紧力的时变规律,对理论分析及仿真结果进行验证。同时,对航空发动机D型螺栓及十二角自锁螺母的防松原理进行了分析,并开展了单螺栓复合载荷松脱试验。最后,通过对螺栓连接紧固与松脱过程中摩擦系数的变化规律及被连接件结合面磨损情况的分析,解释了松脱试验中螺栓预紧力迅速下降及跳动等现象,通过粗糙度仪分析了结合面磨损区域粗糙度的变化,分析了螺栓松脱过程中摩擦系数变化规律。