活塞作为内燃机的关键零部件之一，工作承受高压燃气压力、高速往复运动产生的惯性力等周期性载荷作用，产生机械应力和机械变形，同时承受高温作用，且温度分布很不均匀，导致活塞产生热应力和热变形。活塞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，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进行有限元分析，了解活塞的热负荷状态和综合应力分布情况，进而改进活塞，提高其工作可靠性具有重要意义。　　本文针对某柴油机燃用天然气后，爆发压力由11.9MPa升高到14MPa，遇到的活塞机械负荷、热问题，在掌握传热学及有限元理论的基础上，对活塞的热负荷边界条件进行了详细研究，建立了适合进行机械负荷、热负荷及热-机耦合分析的活塞有限元分析模型；使用Ansys软件对活塞进行机械负荷、温度场、热负荷及热-机耦合分析。　　分析结果表明，爆发压力由11.9MPa升高到14MPa，在纯机械负荷作用下，活塞仍有足够高的安全系数（大于2.0），整个活塞结构是安全的；在热载荷和机械载荷的共同作用下，活塞头部等效应力最大值从478.20MPa增加到491.22MPa，安全系数由1.35下降到1.32，裙部等效应力最大值从162.92MPa增加到197.71MPa，活塞裙部的静强度安全系数由1.56下降到1.28，活塞安全。