螺栓因其结构简单、拆卸方便以及价格低廉等优点,在地铁车辆零部件联接中得到广泛使用。重要部位的螺栓,其联接性能的优劣将对地铁车辆整体结构的安全及可靠性产生重要影响,在现有的地铁螺栓故障报告中,松动是常见的失效形式。针对螺栓松动机理的研究十分重要,国内外专家学者通过大量的实验以及理论分析对其进行了广泛研究。目前大多采用专用螺栓联接结构松动试验机进行横向振动试验来研究其松动机制,但地铁螺栓大都承受轴向载荷和随机振动,难以直接用横向振动试验来研究。因此本论文以地铁中心销螺栓为对象,通过FMECA分析确定其主要失效形式,揭示其主要失效机理,基于振动试验系统,研究其振动试验方法,为地铁螺栓防松提供重要的理论指导。论文的主要研究工作如下:第一,简述了论文研究的背景和意义,综述了螺栓联接松动机理及螺栓松动试验的国内外研究现状,并总结了影响螺栓松动的主要因素以及工程中常用到的螺栓联接防松措施。并在此基础上提出本文的研究内容。第二,分析了地铁中心销螺栓的安装位置和工况,确定了其载荷特性;基于螺栓联接基本理论,分析了在给定预紧力矩下,地铁中心销螺栓各圈螺纹所受载荷;使用有限元软件进行模拟仿真,得到了螺纹牙啮合处的应力应变云图,为分析其振动下的失效机理提供了依据。第三,根据维修人员的故障报告以及同类型螺栓在相似使用环境下的失效情况,结合各种故障模式下概率等级、危害度等级完成了对地铁螺栓的FMECA分析。确定了地铁中心销螺栓的主要失效模式是松动,主要失效机理是振动引起的接触面间的微动磨损导致预紧力减小,从而引起的松动。第四,基于振动试验系统,设计地铁中心销螺栓振动试验夹具,利用电阻应变片监测垫块轴向应变来表征螺栓联结预紧力变化,从而监测其松动过程。分别在不同随机振动量级下和不同初始预紧力下,开展轴向振动试验,分析了振动量级和初始预紧力与螺栓预紧力退化间的关系;基于试验数据,建立了随机振动下预紧力退化模型和加速模型,提出了可以加速地铁螺栓松动的加速试验方法。进一步开展了涂敷乐泰542螺纹紧固胶后的振动试验,为提高地铁螺栓的可靠性提供了途径。最后对全文的研究工作做了总结,并给出本课题接下来还需要继续研究的方向。