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在石油、化工、核电行业，其容器、反应器等广泛采用螺柱法兰垫片连接的密封结构。在安装密封结构操作中，由于现场条件限制，不可能同时对所有螺柱进行预紧操作，只能分批分次进行加载。因此，加载的不同步性及螺柱垫片之间的相互影响导致预紧过程中螺柱、垫片应力分布不均匀，进而影响密封性能。所以，工程安装过程中要使螺柱获得满足密封条件且均匀分布的预紧应力是十分棘手的问题。鉴于此，本文的研究主要为了解决螺柱实际预紧过程中存在的两个难题：1．分析预紧过程中螺柱应力分布问题；2．获得相同最终预紧应力的预紧方法问题。
从镇海炼化法兰螺柱安装的试验研究中得到预紧过程中螺柱应力变化规律与螺柱应力均匀化处理的方法。研究表明试验中螺柱应力数值近似满足正态分布；应力沿法兰周向成正弦规律变化；单根螺柱应力在预紧过程中满足线性衰减规律。
通过对试验规律的总结，预紧过程的分析及合理假设提出了螺柱之间弹性相关性数学模型。经计算表明模型与试验结果吻合，能够很好的反映法兰螺柱预紧过程中螺柱的应力分布情况。因此，可以用该模型预测螺柱应力变化；获得螺柱具有相同的最终预紧应力的预紧方法。
对法兰螺柱垫片系统进行物理结构分析，预紧过程受力分析，提出了螺柱单次预紧过程中的线弹性模型；多次预紧过程中变载荷载预紧与定载荷预紧方式的线弹性模型。并且推导出两种预紧方式下螺柱应力的数学关系式，及螺柱具有相同最终预紧应力的计算公式。结果表明得到的数学公式能用于分析单次或多次预紧过程中螺柱应力变化情况；计算出加载完成后螺柱具有相同应力的初始载荷，获得最佳的预紧方法，从而保证密封性能，减少预紧螺柱的时间。