内燃机在工作过程中，活塞承受着周期性的热负荷和机械负荷作用。现代内燃机不断向强化、增压、高升功率等方向发展，而伴随着内燃机转速和功率的增大，必然导致活塞负荷的增加。活塞作为发动机的关键部件，它负荷问题的解决是提高整机技术水平的关键，直接影响着内燃机的工作可靠性和耐久性。活塞热负荷和机械负荷是一个有机的整体，单独的计算任何一个方面都不能全面有效的校核活塞能否满足实际工作的要求。本文以某型柴油机活塞为研究对象，针对其在采用镶圈工艺后，由于铸造缺陷，在火力岸部位发生金相组织变化，并导致出现环形线状痕迹这一工程实际问题，采用有限元分析软件，对其在热负荷、机械负荷及热固耦合工况下的应力应变情况进行了计算。通过与未出现问题的活塞承载进行对比，分析该处发生金相组织变化后对活塞整体性能影响，并验证其是否满足结构强度要求。本文主要进行了以下工作：（1）采用PRO/E建立了活塞的二分之一模型；（2）在前处理软件Hypermesh中对模型进行适当简化并划分网格；（3）采用相应的经验公式对活塞各部位的换热系数及边界条件进行了计算；（4）将网格导入计算软件中，利用相应模块对热负荷、机械负荷及热固耦合工况分别进行了计算，并分析活塞的综合应力及应变；（5）针对出现金相变化这一问题提出研究方案，论文假设发生金相变化区域出现最坏结果：即发生金相变化部位全部失效，以此为依据，将失效部位全部剖掉，在火力岸上剖出一个0.5mm高、0.8mm深的环槽；（6）对剖槽的活塞再进行一次计算仿真分析，并对原活塞和剖槽后活塞的负荷进行对比分析。分析结果表明，剖出的槽起到了一定隔热槽的作用，使热量更多流向第二环槽，第一环槽温度有所下降，第二、三环槽温度有所上升，但是温度变化不是很大。热固耦合计算结果表明，剖槽之后活塞负荷与原活塞负荷相比变化不大，强度满足活塞的正常工作要求。因为剖槽模拟的是最坏情况，所以此批次活塞的强度是满足要求的。