打通螺栓联结计算最后一公里！德国VDI2230-3标准专家解读
一、人工智能AI火热，欧美对机械的研究是否停止？
我们买一辆全新的奔驰汽车，您是否愿意先把每个零件拆卸下来然后再原封不动重新安装上呢？如果您不愿意，您能给出一个有说服力的理由吗？
我们都知道从国外引进先进的产品，但如果将国外高质量的产品比作黄金，您是否愿意引进点金石呢？那么，什么才是高端机械设备的点金术呢？
我们都同意机械设计是一门古老的学科，自从人类文明开端就一直不断发展，那么现今机械设计到底还有没有可以深入研究的方向或领域？还有没有机械研发人员的发挥舞台呢？在人工智能AI火热的今天，欧美发达国家对于机械的研究是否停止了呢？是否依赖软件了呢？在9月29日线上直播加餐后，我想大家就会得到答案。
二、VDI2230-3应用价值在哪里
现在我给大家介绍一下欧美国家对机械设计的最新、最前沿、最权威的研究成果—VDI2230第三卷。
VDI2230-3是德国工程师协会，即世界上最大的工程师协会，在2024年7月推出的关于螺栓预紧力的一门学科。不同于VDI2230-1着重于螺栓五大安全系数和预紧力的计算，也不同于VDI2230-2的关于外载荷在多螺栓组中分配的计算，VDI2230-3是在采用VDI2230-1和VDI2230-2完成螺栓相关计算后着眼于如何实验预紧力的施加的一门学科。一方面，它提供了所计算出来的预紧力在螺栓上实现的手段，另一方面，它也对VDI2230-1的计算进行一个修正——是关于螺栓联结设计计算过程的最后一公里内容。
VDI2230-3即第三卷是与VDI2230-1，VDI2230-2有相互联系的内容，但又彼此独立，不可相互替代。对于机械设计、研发、计算、仿真、工艺的从业者，这三卷内容缺一不可，需要全部掌握。
VDI2230-3不但全面地介绍了不同预紧方法和工具的优缺点、适用范围、工作原理、控制变量，还穿插了很多关于预紧力施加手段的实用的计算方法和公式，并定义了很多新的概念，创造了大量的符号、代号。并且，在预紧力分散系数的数值上，VDI2230-3划分的更加详细，考虑的因素更多，分散区间明显更窄。这些都是对我们VDI2230-1计算的有益补充。
由此可见，在软件和人工智能发展日新月异的今天，欧美发达国家不但没有放弃机械领域的研发，而且在机械领域的创新成果远超数字信息领域。因为，没有信息产业，人类文明回到工业时代，而没有机械产品，人类文明就回到原始时代。而螺栓又是所有机械产品中的核心，是机械领域的CPU。
作为德国机械设计知识国产化系列课程的创始人兼讲师，我在德国工程师协会推出VDI2230-3之前就一直关注它的进度，在其发布当天即开始逐字逐句地进行翻译，并添加自己的理解和注释。截止到现在，本人已经完成总共69页的VDI2230第三卷的翻译、注释、详解、系统化等第三卷的课程建设工作。期待与大家一起分享其中部分内容。
图1 VDI2230-3原版和螺栓设计老张翻译页1
图2 VDI2230-3原版和螺栓设计老张翻译页2
三、预紧力的本质
预紧力这个词来源于德语，表示零件在安装状态时主动承受系统内部载荷产生的力。对于螺栓来说就是在安装状态而非工作状态（机械设备不受外载荷时）螺栓受到的沿着轴线方向的拉力，这是狭义的预紧力。而广义的预紧力是指在组装之后、投入使用之前，产品的任何零部件之间的内部的相互作用。从这个维度上，不仅仅螺栓联结，轴承内外圈，轴承端面，轴毂联结都会产生预紧力，这些预紧力直接决定这产品的质量和寿命，对产品设计而言是头等大事。而这些预紧力是属于产品的内力，一般安装之后就无法直接测量得到，因此，只能通过详细分析、记录、研究安装预紧的过程来间接获得预计力的实际数值（理论数值为根据VDI2230-1计算得到），而这个过程正是VDI2230-3的研究内容。强烈推荐VDI2230兴趣爱好者来参加我的直播加餐，以下是具体安排。
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来源：Heidenheimer
