对于柴油机缸盖这样承受很大热负荷的发动机主要零件,其热负荷和热强度问题对于提高柴油机耐久性、可靠性和经济性具有重要意义。在大型柴油机的研制过程中,柴油机的性能指标容易达到设计要求,但其使用寿命和工作可靠性难以达到预期目标,尤其是气缸盖在工作过程中会由于外载荷的作用而发生破坏。气缸盖是对柴油机性能影响很大的关键部位,也是柴油机中工作条件最为恶劣的部位。气缸盖在柴油机工作时承受螺栓预紧力以及燃气的高温高压作用,并由于其几何形状十分复杂,导致热应力和机械应力分布很不均匀,很容易发生破坏,因此,分析气缸盖在外载荷作用下的温度场、应力场和变形情况对优化柴油机设计具有重要意义。本文利用Pro/E软件对某柴油机部件进行三维实体建模,包括缸盖、缸套、机体、螺栓、水腔、气道和气门座圈,使用ANSYS软件建立了热—机耦合分析所需的固体域网格,使用Gambit建立了CFD分析所需的流体域网格。使用CFD软件FLUENT对柴油机的冷却水腔进行了流场分析,得到了冷却水腔的换热系数分布。根据计算结果,确定了缸盖温度分析的第三类边界条件,对缸盖进行了热传导分析,得到了符合实测点温度的温度场。将计算得到的温度场结果作为温度载荷,并考虑螺栓预紧力和燃气爆发压力的作用,通过定义各部件之间的非线性接触关系,最终得到计算所需的模型,而后计算出缸盖热-机耦合应力,并且对比了气门座圈与缸盖之间采用两种不同的接触方式所计算的热-机耦合应力结果,最后评估了发动机启动-停车的过程中受到低周疲劳损伤以及低周疲劳寿命。计算结果表明气缸盖火焰面鼻梁区以及气门座圈与缸盖接触区域应力较大,这些区域在设计缸盖时应重点考虑,同时各种力的综合作用使得鼻梁区的应力、变形都处于高的水平,容易发生疲劳损伤。