发动机工作过程中活塞热负荷的重要特征之一是冲击性，这种热冲击载荷也是造成活塞热损伤的主要原因。为深入了解热冲击对活塞热状态的影响作用，为探明活塞热损伤的机理奠定基础，本文应用传热学和热弹性理论，开展了热冲击下受热构件热状态变化规律的理论研究，针对不同构件材料、初始温度以及冲击载荷性质，分析讨论了弛时间、动力学及温度一应变耦合效应对构件热状态的影响。在此研究基础上，通过合理的模型简化，对发动机启动和其它突变负荷工况下活塞的热冲击状态进行了数值仿真，从理论上探讨了启动温度、失火现象以及突卸负荷等因素对活塞热状态的影响。另外还结合热冲击模拟试验技术中现存的问题，开展了利用计算机图像处理方法进行燃烧火焰温度和表面热疲劳裂纹在线检测技术的开发工作。 为了研究松弛时间对构件热冲击过程的影响，选择半无限体为物理对象，采用Laplace变换及罗朗展开方法求解了典型的通用热弹性理论模型—Green and Lindsay(GL)模型，获得了阶跃热冲击载荷下构件热状态(模拟实际过程中构件被快速加热情况)的解析解。分析研究表明：(1)、考虑松弛时间后构件受热冲击的影响区域变大，其内部温度再次达到平衡所需时间增加；(2)、热冲击载荷强度和材料的导热能力直接影响松弛时间效应，载荷强度越大，导热能力越强，松弛时间效应越强；(3)、热激励的持续时间越短，松弛时间效应越明显。 其次在假设可以忽略松弛时间效应的前提下，重点研究了热冲击下弹性体的动力学耦合效应对其热状态的影响。选择大平板为物理对象，采用顺序模型、准静态耦合模型以及经典动力学耦合模型分别进行了求解，对比分析了弹性体纯动力学效应、纯耦合效应以及动力学耦合效应对热冲击过程的影响，进行了不同形式冲击载荷下平板热状态的模拟。仿真结果表明：(1)、随着热冲击持续时间的增加，平板热状态逐渐趋于平衡，其中耦合效应对平板温度、热应力的影响逐渐减弱，动力学效应对平板温度的影响减弱，而对平板热应力的影响在全过程中都比较显著；(2)、惯性项会抑制热应力的增加，其对热应力的影响范围可以遍及整块平板。因此进行热冲击研究时，不能忽