1. 研究目的与意义
活塞是内燃机的关键零部件之一，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。
2. 国内外研究现状分析
国外先进的活塞企业在产品研发中普遍采用fea技术对产品进行验证分析，以降低活塞产品的装机验证次数，从而降低研发成本，缩短研发周期。
典型的活塞企业如德国马勒公司，德国ks公司等先进的活塞企业从80年代开始就采用了计算机进行辅助工程分析，发展到现在，cae在活塞分析中的应用技术己经非常成熟，作为工具，cae技术应用，和产品设计经验进行有机结合，逐步建立了完善的产品设计数据库，从而具备了相对其他活塞厂家所不具备的核心竞争力，成为国际上一流的活塞生产厂家。
国内发动机行业由于起点晚，研发历史短，对故障模式没有进行统一的归口管理和总结，加之国外同行存在技术壁垒，国内发动机行业的故障模式数据库非常贫乏，在故障分析当中缺乏有效的经验技术数据进行指导解决，无法形成规范化的失效分析模式，与国外同行存在很大的差距。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：（1） 查阅发动机活塞常见失效模式和失效机理的相关资料；（2） 用CATIA软件对某型汽车发动机活塞进行几何建模；（3） 用ANSYS软件对该型汽车发动机活塞机械负荷和热负荷产生的应力和变形以及两者耦合应力和变形进行有限元分析。
研究计划：（1）第1~3周，熟悉论文题目，搜集活塞失效的相关资料，并对设计提出初步构思；（2）第45周，熟悉CATITA软件、ANSYS软件，在此基础上着手设计；（3）第6~8周，绘制出某型发动机活塞进行三维建模，对该型发动机活塞进行有限元分析；（4） 第9~13周，根据分析所得开始进行设计说明书的初稿写作；（5）第14~15周，论文初稿完成，并进行初步修改； (6) 第15~16周，准备论文答辩，做PPT材料。
4. 研究创新点
在分析发动机活塞结构的基础上，对活塞结构进行规格化处理，确定活塞模型参数，并利用CATIA二次开发工具CAA开发了活塞的快速建模系统；利用ANSYS软件进行有限元分析，实现了活塞载荷的参数化加载和快速分析
