现代新型柴油机广泛地应用于运输、载重卡车、工程机械等领域,其关键零部件之一一活塞面临着日益提高的热负荷与机械负荷的共同作用。目前,国外柴油机的最大爆发压力已达到22MPa以上,国内柴油机也已达到17MPa左右。同时,热负荷也在不断提升,铝合金活塞的承载能力几乎达到了极限状态,如此恶劣的工作条件容易引起活塞的疲劳失效破坏。因此,针对活塞的疲劳破坏开展课题研究,在设计开发阶段采取适当的预防措施,是非常必要的。本文针对活塞的疲劳破坏,主要对活塞头部热疲劳破坏、活塞销座和裙部疲劳破坏进行研究。主要研究内容如下;首先对活塞进行温度场试验,了解活塞的温度分布情况;对“活塞热疲劳试验台”进行了结构改进,更准确的模拟活塞热疲劳失效方式;通过对比性试验改进活塞的结构,提高活塞使用寿命;结合进行的其它活塞热疲劳试验及活塞设计经验,提出了降低活塞热疲劳问题的措施,减少活塞热疲劳失效。然后利用燃烧分析仪,测出发动机的爆发压力;利用“活塞液压脉冲机械疲劳试验台”对活塞进行销座液压脉冲机械疲劳试验,通过对几种不同方案的试验对比,对几种设计方案选优;通过glide模拟软件得出活塞产生最大侧向力时发动机的曲轴转角,计算出此时连杆与活塞中心线的夹角,利用“活塞液压脉冲机械疲劳试验台”对改进后的活塞进行了裙部液压脉冲机械疲劳试验;结合进行的其它活塞机械疲劳试验及设计经验,提出了降低活塞机械疲劳问题的措施,减少活塞机械疲劳失效。此外还利用有限元分析软件,建立活塞三维模型,考虑活塞边界条件,结合活塞温度场试验,计算出活塞的温度梯度为活塞热疲劳试验测点的选取和加热提供依据;在对活塞销孔进行改进设计时,利用有限元分析软件,对不同方案的活塞销孔应力分布进行分析,结合活塞销座液压脉冲机械疲劳试验,对几种设计方案选优;在对活塞裙部进行考核时,对活塞进行有限元分析,通过对活塞疲劳寿命的分析,结合活塞出现的问题,提出新的设计方案,提高活塞裙部的疲劳寿命。本文以Y活塞为例,研究燃烧室边缘裂纹、活塞销座裂纹及裙部裂纹现象。课题注重了计算机分析技术和试验技术的有机结合,为下一步活塞可靠性研究工作提供了经验。