活塞是内燃机的关键零部件之一,活塞的结构和所处的工作环境十分复杂,在工作状态下受到高压燃气压力、高速往复运动产生的惯性力、侧向推力和销座支反力等周期性载荷作用,产生机械应力和机械变形。高压气体燃烧产生的高温使活塞温度分布很不均匀,导致活塞产生热应力和热变形。因此,对活塞在热负荷和机械负荷共同作用下的耦合变形、应力进行有限元分析,了解活塞的变形和应力分布情况,对改进活塞设计,提高其工作可靠性具有重要意义。本文对活塞在热负荷和机械负荷作用下的应力和变形进行了研究。首先,利用三维制图软件建立了内燃机活塞的几何模型,在三维有限元分析软件中转换成有限元模型。然后探讨了活塞机械载荷的确定方法。完成了活塞在机械载荷与热载荷及热力耦合作用下的应力与变形分析,并考虑了活塞裙部侧推力的影响。结果表明:活塞的热力耦合应力主要受机械载荷的影响,耦合变形主要受热负荷的影响,同时活塞变形呈非轴对称分布,变形后裙部外形轮廓形状发生较大变化。因此,本文的研究结果将为活塞改进设计提供参考。