随着船用发动机功率密度的不断增大,柴油机气缸内燃烧热与机械负荷会大大提高,在更高温度和爆压的恶劣环境工作,导致柴油机活塞承受更高的机械载荷和热载荷,其可靠性问题已成为提升柴油机性能的关键环节。本文针对一个实际产品的活塞可靠性问题,重点研究分析活塞在高机械载荷和热负荷下的应力应变响应以及疲劳安全状况。运用CFD软件获取其三维传热边界的基础之上,利用有限元分析方法完成活塞应力应变计算,并基于有限元结果完成活塞疲劳安全性分析。具体研究内容及结果如下:采用三维CFD软件对缸内燃烧过程及活塞内冷却腔震荡冷却过程进行仿真模拟,求解计算柴油机燃烧室与活塞顶面相接触区域以和活塞内冷却腔外表面两个区域随曲轴转角的变化的换热系数和温度值。通过后处理方式得到两个换热区域换热参数三维分布的具体数值,为后续有限元分析提供边界条件。基于活塞三维模型及有限元软件完成网格划分,对部件接触关系、边界条件以及载荷等条件进行定义并建立了活塞温度场模型、机械载荷模型、热载荷模型以及热-机耦合模型,对其进行有限元结果求解,以热-机耦合计算结果为基础利用Fe-safe完成活塞疲劳安全性的分析。对有限元计算结果分析可知:活塞温度场的最高温度为614.6K出现在头部,其余部位温度均为400K左右,且第一环槽温度低于安全温度490K。根据活塞应力应变云图可知,活塞整体应力应变呈现从上向下逐渐递减的规律,均处于安全状态。最大应力为539.2MPa最大变形为0.409mm均出现在热-机耦合工况,产生部位为活塞头部。通过对各个工况的应力应变分析可知爆压以及温度载荷分别是造成活塞应力应变的主要原因。此外通过对活塞的疲劳安全性分析可知活塞整体安全系数（FOS强度因子）均大于安全值1,但活塞头表面与内冷却腔的外腔两个侧面之间位置的安全系数最小为1.18接近临界值,分析其是热-机载荷的综合作用以及两处结构较薄所导致,可通过在保证冷却腔冷却效果的基础之上加厚两处结构进行优化。