В отличие от измерения термических напряжений на работающем двигателе, такой метод позволяет определять напряжения в произвольном числе точек и варьировать при этом температурное поле в широких пределах и в желаемом направлении. Кроме того, исследуются термические напряжения без наложения напряжений от сил давления газов и сил инерции, которые на работающем двигателе не позволяют с достаточной точностью разложить напряжения на отдельные составляющие. Для измерения напряжений использовались термокомпенсированные проволочные датчики на цементе ВН-15.
Исходное температурное поле поршня принято по осредненным результатам термометрирования поршня на работающем двигателе. Термические напряжения распределяются в поршне следующим образом. Днище поршня нагревается в большей степени, чем стенки; поэтому в стенках поршня возникают изгибные напряжения вдоль образующих и растягивающие — в диаметральных сечениях. Дополнительные составляющие этих напряжений возникают вследствие нелинейности температурного поля по образующей стенки поршня.
Днище поршня при сжимается силами и моментами реакции цилиндрической части и, кроме того, испытывает действие напряжений, вызванных перепадом температур по толщине днища. В этой упрощенной схеме, достаточно полно отражающей условия работы тонкостенных поршней легких карбюраторных двигателей, не учитываются некоторые конструктивные особенности поршней современных автотракторных дизелей, в которых из-за больших нагрузок и высоких температур поршень имеет большую толщину стенки в верхней части и плавный переход к днищу.
В результате этого появляется значительный перепад температур по толщине стакана, вызывающий дополнительные напряжения в поршне, в частности, на наружной поверхности в зоне перемычек между кольцевыми канавками.