铸铝合金因其优异的高导热性、可加工性、低热膨胀系数、低密度、耐磨性与高耐腐蚀性在汽车工业中广泛应用,常用于具有复杂几何形状的汽油机活塞铸造。近年来为了追求高输出能力及低燃料消耗的总体目标,发动机缸内燃气压力和温度大幅提高,长时间处于这种高温、高压工作环境下,活塞用铸铝合金材料不仅会产生疲劳损伤,还会产生蠕变损伤,两种损伤之间复杂的非线性耦合作用会造成活塞蠕变-疲劳破坏现象。本文从试验测试、理论分析和数值模拟三个方面研究了活塞用铸铝合金材料的蠕变-疲劳非线性耦合特性。主要目的是根据铸铝合金材料蠕变-疲劳行为,针对活塞台架可靠性试验特征载荷建立蠕变-疲劳寿命预测模型,并将建立的新模型应用到活塞蠕变-疲劳寿命计算中。本文主要研究内容和结论如下:（1）铸铝合金材料蠕变-疲劳力学行为研究对铸铝合金材料进行了高温拉伸力学试验研究,试验结果表明温度对材料的力学特性影响较大,高温下材料的极限抗拉强度明显降低。此外,通过对铸铝合金材料进行高温蠕变试验研究了材料的高温蠕变变形行为,并通过对ABAQUS商用有限元软件进行二次开发,将蠕变本构模型引入到活塞结构的强度计算中。并对铸铝合金材料进行了蠕变-疲劳试验,以获得材料在变工况循环载荷作用下的寿命循环次数。（2）蠕变-疲劳寿命预测模型研究基于连续损伤力学理论,并充分考虑活塞台架可靠性试验特征载荷,构建了用于铸铝合金材料计算的新的蠕变-疲劳寿命预测分析模型。并通过建立的新模型对试验数据进行数值拟合确定了模型参数。然后,使用该模型预测了特定载荷条件下铸铝合金的寿命,新的模型预测结果都在材料蠕变-疲劳寿命的2倍误差范围内,表明本文建立的新模型对蠕变-疲劳寿命具有良好的预测能力。（3）活塞结构在台架可靠性试验特征载荷作用下的蠕变-疲劳寿命预测研究针对汽油机活塞结构的台架可靠性试验特征载荷,提出了预测活塞蠕变-疲劳寿命的分析流程和方法,并预测了活塞结构在怠速工况和标定工况循环载荷作用下的蠕变-疲劳寿命。结果表明,在活塞台架可靠性试验特征载荷作用下,活塞的蠕变-疲劳寿命的最低点位于活塞销座和加强肋连接处。其中蠕变损伤占总损伤的53.9%,蠕变-疲劳寿命为4290个循环。本文研究基于铸铝合金材料的蠕变-疲劳特性,建立了新的蠕变-疲劳寿命预测模型,并将该模型成功应用到实际工程案例中,计算的得到了汽油机活塞结构的蠕变-疲劳寿命。本文建立的一系列从材料基本性能分析到结构实际工程应用的蠕变-疲劳分析流程和方法,能够为活塞设计以及结构蠕变-疲劳寿命预测提供参考。