在航空航天与机械工程领域,板件与板件的连接常选用螺栓连接。但是,由于机械加工、热处理、装配和工作环境等原因,螺栓连接板的力学性能受到诸多不确定参数的影响。为了评价不确定性参数对螺栓连接板力学特性(诸如孔位置应力、滑移刚度和系统模态频率)的影响,论文以单搭接单螺栓连接板为对象,首先,建立了螺栓连接板孔周应力分析模型、微滑移等效刚度模型及振动模态方程。然后,定性讨论了孔径变化、预紧力大小、螺栓偏心安装对孔位置应力水平、微滑移等效刚度和系统模态频率的作用机制。接着,借助ABAQUS平台和Python语言开发了含不确定性参数的单搭接单螺栓连接板参数化有限元分析模型,并通过试验验证了模型的有效性。在此基础上,探索了孔间隙变化、预紧力大小、偏心程度对孔位置应力水平、微滑移等效刚度、模态频率的影响程度。结果表明,螺栓孔径、预紧力和偏心安装均不改变孔应力集中位置;孔径为螺栓直径的1~1.3倍时,0mm和1.5mm孔深处孔周应力随孔径的增大可降低30%~40%;孔径为螺栓直径的1.1~1.2倍时,3mm孔深处孔周应力与孔径之间呈开口向上的抛物型,增大孔径对应力水平几乎无影响;螺栓偏心安装时,应力峰值与螺栓轴线的接近程度相关;增加预紧力会增大孔周应力。孔径为螺栓直径的1~1.1倍、1.12~1.2倍或1.22~1.28倍时,如果微滑移小于0.035mm,连接刚度随横向位移载荷的增加而增大;反之,连接刚度随横向位移载荷的增加而减小。偏心安装对连接刚度的影响甚微。预紧力是螺栓发生屈服时预紧力的0.15~0.33倍和0.45~0.7倍时,预紧力变化对连接刚度影响较小;反之,预紧力对连接刚度的影响可达到50%。孔径是螺栓直径的1.04~1.16倍时,孔径变化对模态频率的影响基本上可忽略;但是,当孔径与螺栓直径的比值大于1.21时,螺栓孔径变化对模态频率的影响程度各异,与边界条件有关。最后,基于不确定性参数与螺栓连接板的力学特性之间的内在联系,分别提出了基于抗振疲劳设计的最优孔径设计方法和基于连接刚度的最优预紧力设计方法。本文取得的研究结果为螺栓连接结构的动力学设计和抗疲劳设计提供了新的思路。