柴油机的主要受力部件—活塞，是工作条件最苛刻的零件之一，工作环境极为恶劣，受力复杂，它在高速往复运动的过程中传递着整个柴油机的原动力，它承受极高的热负荷和机械负荷，是柴油机受载最大的部件之一，还受到强烈的摩擦、腐蚀等。在气体压力、往复惯性力等周期性载荷作用下，活塞产生很大的机械变形和机械应力；在灼热的燃气作用下，还产生很大的热变形和热应力。热应力与机械应力迭加可导致活塞的破坏，而热变形与机械变形迭加可导致拉缸。在实际使用中，活塞销座、连接螺钉等经常出现由于应力较大而出现的裂纹，从而严重影响柴油机的正常工作。为了提高柴油机的可靠性、经济性、节能和减少污染，对柴油机的活塞、活塞环、气缸套的设计结构和制造材料也提出了越来越高的要求。在这些组件中，活塞起主导作用。活塞设计的好坏、加工精度的高低都会直接影响着柴油机的经济性、可靠性、检修周期和使用寿命；活塞的结构、材料不仅影响本身的使用寿命和运用效果，而且对活塞环、气缸套甚至其他零件也都有影响。活塞是柴油机中承受热载荷并将热能转化为机械能的主要部件，热载荷所产生的热变形与应力是活塞破坏的主要因素之一。正确分析活塞的非轴对称热变形，可以为合理设计与加工活塞外轮廓提供依据，改变受热工况下活塞与气缸壁之间的配合状况；同时，准确的分析热应力可以为改善活塞的换热条件，避免因热应力造成的破坏提供基本的分析依据。在整个活塞设计中，对活塞进行热分析和结构强度的分析，以及两者兼具的热机耦合分析，应用有限元分析技术来建立满足市场需求的柴油机就显得更为重要了。 活塞作为内燃机的关键零部件之一，它的工作情况直接关系到高速内燃机的工作可靠性和使用耐久性，同时直接影响到内燃机的排放性能。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、侧向压力和摩擦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顶部乃至整个活塞温度很高，且温度分布很不均匀，导致活塞产生热应力和热变形。热负荷和机械负荷耦合将导致活塞产生裂纹、活塞环胶结以及拉缸等。因此，在设计阶段对活塞进行温度场、应力场以及热负荷和机械负荷共同作用的耦合应力场进行有限元分析，了解活塞的热负荷状态和综和性能。