280组合活塞在东风系列机车中使用一直较为正常,但在2001年铁路大提速后,该活塞相继出现在中修区内的活塞铝裙裂损而导致的事故。为了查找活塞铝裙的失效原因,受有关部门委托对活塞的失效行为进行分析。根据对活塞失效部位的断口宏观、微观检查,化学成分检验,金相组织检查和机械性能试验结果,结合活塞的服役条件确定活塞的失效是因疲劳而产生失效行为。有关部门对活塞铝裙进行了设计改进,为了评估改进效果,对原280活塞及改进方案进行了三维有限元温度场和应力场耦合分析。本文着重对活塞温度场进行模拟确定活塞的温度载荷进行有限元温度应力耦合分析,并对失效分析中认定的危险处进行温度校核。根据280活塞特点,采用了在PRO-E中建立模型再导入ANSYS中进行分网计算的方案。经过反复验算和调整,使得活塞模拟温度场与活塞实际温度场特征点温度一致,从而得到活塞的热边界条件。计算结果表明,参考特征点温度的计算值与试验测定值吻合,说明所得结果基本可靠。通过原280活塞及改进方案温度场的对比发现活塞改进前后温度场变化不大,活塞失效危险处温度改进后比改进前有所下降,约为3℃～7℃。三种活塞原材料磨损性能对比试验表明,三种材料耐磨性差别不大。