缸盖和缸体是发动机重要的承载结构件，缸盖和缸体过大的变形会影响到发动机正常工作，产生漏油、漏气、动力不足等现象，因此在设计发动机时要考虑影响缸盖缸体变形的因素。随着计算机软、硬件的发展，有限元方法广泛应用于分析发动机缸盖和缸体应力及变形的研究中。有限元方法的主要优点是缩短了设计周期，降低了设计成本等。因此本文利用有限元法对承载结构件的变形进行了静态分析及热机耦合分析。在承载结构件静态分析中，集中考察了螺栓预紧时，发动机缸盖、缸垫及缸体的应力及变形，对缸盖整体和进、排气侧鼻梁处、缸垫密封缸套的位置和缸套的变形进行重点分析。研究过程中，首先设置了与发动机实际工作情况相近的缸盖与缸垫、缸垫与缸体以及缸盖与缸体之间的接触方式，包括绑定接触和摩擦接触。经过计算分析后得出结论，缸盖、缸垫和缸体变形位置受螺栓预紧力的影响比较大，其中缸盖火力面进、排气道“鼻梁处”的变形比较明显；缸垫的变形分布比较均匀，能够保证良好的密封性；缸体在螺纹孔处产生很大的变形；缸套的变形呈现出上部变形大，下部变形小的喇叭形。在此基础上，分析不同缸盖螺栓拧紧顺序、不同螺纹长度、不同刚度的缸盖和缸套材料对缸盖、缸垫、缸体以及缸套变形的影响。计算结果表明，使缸垫密封性最好的螺栓拧紧顺序是先拧紧中间两个，然后交叉拧紧外侧螺栓；螺纹长度对缸盖缸垫的变形影响规律是，随着螺纹长度的减小，变形减小，但是较小的螺纹长度会影响发动机正常工作时的密封性；缸盖和缸体的刚度增加，主要是对缸套的上半部分的变形影响比较大，对下半部分的变形影响很小。在承载结构件的热机耦合研究中，采用间接法分析缸盖和缸体的热应力和热应变。在有限元模型上设置了温度边界条件，计算得到温度场，将温度场加载到有螺栓预紧力的结构模型上，得到热应力结果。同时，对不同气缸加载发动机运转时的最大缸内爆发压力，分析缸盖、缸垫、缸体以及缸套的变形情况。计算结果表明，缸盖的热变形趋势为中部变形大，两侧变形小，排气侧变形大，进气侧变形小；缸体及缸套的热变形趋势为上部变形大，下部变形小的趋势。热稳态情况下对某一缸加载最大爆发压力时，此缸变形整体减小，对其它缸变形影响较小。