活塞作为发动机的关键运动部件之一,长期工作在恶劣的环境下,承受很高的热负荷和机械负荷。热负荷与机械负荷的综合作用过大导致活塞产生裂纹、拉缸、咬缸以及活塞环胶结等故障,严重危害发动机的耐久性和可靠性。因此,对活塞的温度场、热负荷、机械负荷及热负荷与机械负荷共同作用的耦合应力场进行有限元分析,了解其热负荷与应力分布情况,对提高其工作可靠性具有重要意义。本文在阅读大量参考文献的基础上,首先对某型柴油机活塞温度场热边界条件和机械载荷边界条件进行了探讨,并利用有限元法对活塞在标况下的温度场、热应力、机械应力和在温度载荷与机械载荷共同作用下的耦合应力场进行了计算。结果表明,活塞头部主要受热应力影响,活塞裙部则主要受机械应力的影响。其次,本文对不同工况下的活塞温度场及综合应力场进行了计算,对比分析了活塞在不同负荷下的温度场和综合应力的分布情况。结果表明,随着负荷的增加,活塞的温度及应力值相应增加。同时本文还计算了活塞无冷却时的温度场及综合应力、应变。并与有冷却时的温度、应力及变形进行比较,并在此基础上对活塞连接螺栓的强度进行了校核。计算结果表明,活塞在无冷却时的热负荷比有冷却时高,过大的热负荷导致活塞头部产生了很大的变形量。