兰州理工大学学报

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多组元铁基非晶复合材料的力学性能研究

赵燕春,李泽锋,王博,寇生中,李文生

2021 (6): 1-5.

摘要 ( 271 )

PDF(1405KB) ( 302 )

采用真空感应水冷铜坩埚磁悬浮熔炼以及负压铜模吸铸法制备了Fe-15Mn-5Si-10Cr-xC(x=0.6~1.0)铁基非晶合金复合材料,由C元素含量变化调控合金的热力学参数,分析其组织和室温力学行为变化.结果表明:随着C含量的增加,合金的原子尺寸差δ增大,混合熵ΔS_mix提高,混合焓ΔH_mix降低.合金铸态组织由非晶相和过冷γ-Fe奥氏体相组成,在压应力加载过程中发生马氏体相变并表现出显著的加工硬化.Fe-15Mn-5Si-10Cr-0.9C合金的ΔS_mix和ΔH_mix分别为1.13 RJ·mol^－1·K^－1和－19.6 kJ·mol^－1,其综合力学性能优异,屈服强度、断裂强度和塑性应变分别为1 300、2 378 MPa和17.2%.

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347H不锈钢电化学腐蚀行为研究

赵吉鹏,王军,刘天增,李俊琛,冯力

2021 (6): 6-14.

摘要 ( 351 )

PDF(6484KB) ( 386 )

使用电化学工作站检测热轧态347H不锈钢、固溶态酸洗347H不锈钢和固溶处理态347H不锈钢在3.5wt.%NaCl、5wt.%H₂SO₄和5wt.%NaOH腐蚀介质中的电化学腐蚀行为,绘制极化曲线和电化学阻抗谱研究固溶处理对347H不锈钢电化学腐蚀行为的影响.结果表明:在3.5wt.%NaCl腐蚀介质中,固溶态酸洗347H不锈钢表现出最佳的耐腐蚀性,而固溶处理会降低热轧态347H不锈钢的耐腐蚀性能.在5wt.%H₂SO₄腐蚀介质中,通过1 160 ℃固溶处理2 h,347H不锈钢的耐腐蚀性有所提高.在5wt.%NaOH腐蚀介质中,热轧态347H不锈钢的自腐蚀电流密度和其他状态的347H不锈钢相比要小一个数量级,因此,热轧态347H不锈钢更耐5wt.%NaOH腐蚀介质的腐蚀.

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基于苝的非掺杂荧光白色有机电致发光器件

吴有智,梁楠,赵玉康,张材荣

2021 (6): 15-20.

摘要 ( 196 )

PDF(1536KB) ( 330 )

采用两种经典传统荧光材料作为发光层,制备了非掺杂白色有机电致发光器件(WOLEDs).在器件中两层苝(perylene)以薄层的方式分别置于双极性主体材料CBP(4,4’-di (N-carbazole)biphyenyl)两侧作为蓝光发射体,一层超薄的红荧烯(rubrene)插入CBP中作为橙光发射体.通过改变rubrene在CBP中的插入位置获得了高效率白色荧光器件,最高电流效率为6.6 cd/A(外量子效率为2.6%),最高亮度为18 480 cd/m²,且其中一种器件在200 mA/cm²的高电流密度下,CIE(commission internationale de l’eclairage)色坐标可达理想白光平衡点(0.33,0.33).

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吸烟焊枪在药芯焊丝CO₂气保焊中的作用

黄勇,刘宏宇,毛宇,张佳杰,王路玮

2021 (6): 21-25.

摘要 ( 191 )

PDF(2842KB) ( 215 )

采用吸烟焊枪进行药芯焊丝CO₂气保焊,通过记录烟尘扩散形态和焊接电流电压变化,采用高速摄像分析熔滴过渡过程,以及对比焊缝表面成形和采用X射线探伤揭示焊缝缺陷,并与未吸烟时对比,研究了不同吸烟功率和焊枪倾角下吸烟焊枪的吸烟行为及其对焊接过程和焊接质量的影响. 结果表明:焊接烟尘被有效吸入吸烟焊枪,其烟尘扩散形态整体呈锥形,并随吸烟功率的增加,其气流挺度增加,吸尘效果增强. 熔滴过渡仍表现为大滴排斥过渡,吸烟只是使熔滴过渡频率稍有增加. 采用不同功率以及焊枪倾角,均能得到表面成形良好和无缺陷的焊缝.

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水热法合成Ce-ZnSnO₃材料及其对正丁醇的气敏性能

薛康,姜丽丽,侯新刚,陈伊星

2021 (6): 26-30.

摘要 ( 216 )

PDF(3409KB) ( 314 )

基于化工厂对正丁醇气体的实际检测需求,采用水热法合成了一种新型的Ce-ZnSnO₃材料,通过XRD、SEM、TEM及XPS对材料的晶体结构、微观形貌以及氧缺陷含量进行了表征,并研究了基于Ce-ZnSnO₃材料作为气敏传感器涂层材料的可行性.结果表明:在350 ℃条件下,该材料对体积分数0.01%的正丁醇气体的响应值达2 606.473,响应/恢复时间仅为6 s/26 s,同时具有优异的选择性可成为一种检测正丁醇气体的传感材料.

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离心泵叶轮叶片轴向切割设计方法研究

赵万勇,梁允昇,彭虎廷,马得东

2021 (6): 31-37.

摘要 ( 314 )

PDF(5140KB) ( 481 )

工程中普遍存在离心泵实际流量高于输水系统所需的情况,通过数值模拟研究平移叶轮前盖板对离心泵性能的影响,结合理论推导出平移前盖板改变离心泵扬程的换算公式,实现减小叶轮出口宽度及其工作流量达到泵站节能的目的.研究结果表明:切割叶轮外径与平移叶轮前盖板均会降低离心泵工作扬程,不同的是,前者使H-Q曲线整体向下移动且下降幅度较大,而后者H-Q下降幅度较小,能在小流量工况维持较高的扬程;平移叶轮前盖板后能抑制小流量工况下叶轮内回流旋涡的发展,离心泵效率有所上升,更适合多泵并联工作的场合,具有一定的工程价值;离心泵扬程随前盖板平移而变化的换算公式可以相对准确地预测较小叶轮前盖板移动量时中比转数离心泵0.8~1.0倍设计工况范围内H-Q曲线的变化.

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叶尖开孔对风力机流场的影响研究

杨瑞,温威月,周楠楠,杨伟,顾恩鑫

2021 (6): 38-44.

摘要 ( 302 )

PDF(3736KB) ( 423 )

以NREL Phase VI叶片的1/8缩比模型为研究对象,在叶片叶尖区域设计由前缘到叶尖端面的3个环形通气孔,改变叶尖流场分布.采用CFD的方法,通过转速变化分析叶尖表面的压力分布情况及其叶尖涡的发展过程,进而研究叶尖开孔对风力机叶尖涡的影响.研究结果表明:转速低于900 r/min时,叶尖开孔对叶片气动性能影响不大;而转速高于900 r/min时,叶尖开孔可降低涡核强度,加速叶尖涡耗散,提高叶片气动效率.从环形通气孔中喷射的气流对来流有明显的抑制作用,能够减小尾流区内的轴向速度.在加速叶尖涡的耗散和降低叶尖涡的强度方面,风力机叶尖处开孔在转速超过900 r/min以上时被视为一种比较有效的设计.

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基于J-C本构模型的2A12铝合金高速铣削特性研究

赵家黎,邵坤鹏,张盼盼,代燕霞

2021 (6): 45-49.

摘要 ( 339 )

PDF(3360KB) ( 337 )

针对高速切削过程中切削参数选取优化问题,基于ABAQUS软件建立硬质合金刀具高速切削2A12铝合金有限元模型,通过仿真方法分析切削参数和刀具参数对切削力的影响,并进行铣削实验对仿真结果进行对比.误差在17%以内,验证了仿真模型的可用性.为高速铣削铝合金工件过程中,选择合理刀具几何参数与切削参数提供了理论依据.

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基于QM-DBSCAN的风力机数据清洗方法

郑玉巧,刘玉涵,何正文,董博,魏剑峰

2021 (6): 50-55.

摘要 ( 366 )

PDF(1531KB) ( 340 )

针对风电场风速-功率异常数据难以清洗的问题,提出一种基于QM-DBSCAN算法的风电场数据清洗方法.首先选取最能代表风力机运行状况的风速-功率数据作为研究对象,根据异常数据的分布特征进行分类;然后分别利用四分位法、标准DBSCAN算法及基于QM-DBSCAN方法识别和剔除异常数;最后通过spearman系数进一步验证所提方法的有效性.研究结果表明:QM-DBSCAN方法的剔除效果最好,较四分位法和标准DBSCAN法的spearman系数分别提高0.003 5和0.004 7.

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考虑缺口效应的多轴疲劳寿命预估模型

刘俭辉,潘雪梅,吕鑫,资绒,陈晓闯

2021 (6): 56-60.

摘要 ( 260 )

PDF(1412KB) ( 514 )

为研究缺口构件的多轴疲劳问题,基于损伤力学理论,结合von Mises等效准则的思想,建立一个考虑缺口效应的多轴损伤本构方程,综合考虑正应力和切应力在多轴损伤过程中所起的作用,提出一种适用于缺口件的多轴疲劳寿命预估模型.采用GH4169镍基高温合金、SAE1045钢和LY12CZ铝合金3种材料的缺口件多轴疲劳实验数据对所提出的模型进行评估和验证.结果表明:新模型的精度要高于传统的局部应力应变法,且与实验结果相吻合;同时新模型计算方便,便于工程应用.

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基于ADAMS的涡旋压缩机动涡盘倾覆仿真及刚柔耦合分析

赵嫚,李心庆

2021 (6): 61-65.

摘要 ( 366 )

PDF(3162KB) ( 493 )

针对涡旋压缩机动涡盘倾覆和运动副间隙影响问题,在对其结构特征和受力情况分析的基础上,借助Solidworks建立涡旋压缩机转子系统三维模型,利用ADAMS对模型进行运动仿真与刚柔耦合模拟仿真.结果表明:定间隙时最大倾角发生在主轴周期内转角313.2°~330.6°,间隙对倾覆下动涡盘的质心位移没有影响,但会加大动涡盘的振动;动涡盘柔性化对其质心位移没有影响,但周期内其质心点位移径向方向最大值为刚性条件下的3.17倍,加剧了动涡盘的倾覆,降低了使用寿命.

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含磷苯并咪唑基铜配合物合成及阻燃环氧树脂的性能

杨保平,陈晓东,王念念,崔锦峰,郭军红

2021 (6): 66-73.

摘要 ( 234 )

PDF(4541KB) ( 396 )

为了改性环氧树脂阻燃性能,通过取代反应和缩合反应制备一种新型含磷/氮二元杂化物—磷酸4-(1H-苯并咪唑-2-基)-苯基酯二苯酯(PBIm),并作为有机官能团与乙酸铜-水合物反应合成含磷苯并咪唑基铜配合物阻燃剂PBIm-Cu,将其添加到环氧树脂(EP)中,制备阻燃环氧树脂复合材料(PBIm-Cu/EP).通过红外光谱、X-射线光电子能谱、核磁氢谱和核磁磷谱对阻燃剂PBIm和PBIm-Cu进行结构表征.采用热重分析仪(TGA)、极限氧指数测定仪(LOI)和锥形量热仪(CCA)测试复合材料的热稳定性和阻燃性能.PBIm-Cu质量分数为7%的PBIm-Cu/EP体系在垂直燃烧测试中通过了 V-1级,LOI增加到31.6%,并且,峰值放热速率(PHRR)、总热释放量(THR)和总排烟量(TSP)较纯EP分别降低64%,41%和43%,残重率达到了26.7%.SEM 结果显示:PBIm-Cu/EP材料燃烧后碳层表面光滑连续且致密.

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基于反馈控制系统实时寿命预测的延寿策略研究

李炜,李宗仁,毛海杰

2021 (6): 74-83.

摘要 ( 336 )

PDF(3371KB) ( 549 )

针对反馈控制系统性能因执行器隐含退化而无法满足控制任务时限要求的问题,提出了一种基于反馈系统实时寿命预测的动态矩阵控制(DMC)延寿方法.该方法首先基于Wiener和Poisson过程,建立了更加贴合执行器实际退化过程的复合模型;其次,通过分析执行器隐含退化对控制系统性能的影响给出了系统剩余寿命(RUL)的解析解,实现了系统RUL的实时快速预测;接着依据RUL的预测信息并结合DMC方法,通过在线针对性地对约束矩阵Q和R元素值的共同调整来延长系统的RUL,确保了控制任务时限性要求的目标达成;最后以双容水箱液位系统验证了本文方法的有效性,且较已有的LQR方法延寿效果和鲁棒性都更优.

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具有访问约束和随机时延的网络化系统动态输出反馈控制

祝超群,张磐

2021 (6): 84-93.

摘要 ( 221 )

PDF(950KB) ( 204 )

针对一类同时具有介质访问约束和随机时延的网络化控制系统,研究了其中的动态输出反馈控制设计问题. 考虑到介质访问约束和随机时延的影响,将系统建模为一类具有参数不确定性的马尔可夫跳变系统,基于李雅普诺夫稳定性理论和LMI技术推导出系统稳定的充分条件,并且设计了相应的动态输出反馈控制器,使得闭环系统鲁棒稳定并具有给定的H_∞性能,最后通过仿真算例证明了所提出方法是有效的.

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基于SWIPT NOMA的星地系统性能分析

赵进龙,霍明明,谭等泰

2021 (6): 94-99.

摘要 ( 244 )

PDF(2276KB) ( 225 )

为了提高星地系统的资源利用率和用户公平性,提出一种无线携能(simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT) 非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)技术辅助星地系统的传输方案.首先,在非理想信道状态信息(channel state information,CSI)条件下研究了系统的中断性能,并推导了中断概率表达式.其次,通过分析渐近中断概率,发现由于存在非理想CSI导致中断概率在高信噪比区域出现了错误平层.此外,还研究了不同程度的信道估计误差和阴影衰落对系统吞吐量和能量效率的影响.最后,通过数值仿真结果验证了理论推导的正确性和SWIPT NOMA技术引入星地系统所获得的性能增益.

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基于Adaboost算法结合DEGWO-SVM的财务困境预测

朱昶胜,田慧星,冯文芳

2021 (6): 100-107.

摘要 ( 217 )

PDF(1822KB) ( 284 )

针对支持向量机(SVM)在企业财务困境预测研究中存在参数选择困难、分类准确率低的问题,提出了一种新的Adaboost-DEGWO-SVM组合模型.首先,通过对2017年全部A股上市公司的财务数据进行数据预处理,提取1∶1的困境公司(ST)和正常公司组成建模数据集;然后,利用差分进化算法(DE)改进灰狼优化算法(GWO)来提高其全局搜索能力,以解决灰狼算法易陷入局部最优的问题,从而实现对SVM参数c和γ的寻优;最后,通过Adaboost算法提高了DEGWO-SVM模型的分类能力.实验结果表明,Adaboost-DEGWO-SVM组合预测模型具有明显的困境预测优势,与DEGWO-SVM相比,分类准确率提高了4.34%,Ⅰ类错误和Ⅱ类错误分别降低了0.043 5;与单一SVM相比,分类准确率提高了13.04%,Ⅰ类错误、Ⅱ类错误分别降低了0.130 4、0.130 5,是一种潜在的企业财务困境预测方法.

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隔震结构-设备耦合体系的楼面反应谱影响因素分析

党育,谢鹏飞

2021 (6): 108-114.

摘要 ( 239 )

PDF(3120KB) ( 219 )

建立隔震结构-设备耦合体系的SIMULINK动力分析模型,选取2栋实际的隔震结构和多条地震动,对隔震结构-设备耦合体系进行动力时程分析,求得楼面加速度放大系数的均值谱作为楼面反应谱,并与不考虑耦合效应的隔震结构楼面反应谱进行对比,讨论设备动力特性、隔震结构动力特性、建筑场地和设备所在楼层位置对隔震结构-设备耦合体系楼面反应谱的影响.结果表明:设备质量和阻尼越大,隔震结构-设备的耦合效应越明显,特别当设备与所在楼层的质量比超过1%时,宜考虑设备-结构的耦合作用;隔震结构动力特性、设备动力特性和场地条件均会影响楼面反应谱的谱值和谱形,但设备不同位置对楼面谱的影响很小,可忽略不计.

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考虑土-结构相互作用的埋置式双层储油罐地震响应分析

李天平

2021 (6): 115-121.

摘要 ( 189 )

PDF(5555KB) ( 400 )

传统单层钢制油罐由于埋地敷设,长期处于内外部腐蚀环境中,容易发生渗(泄)漏,从而造成土壤和地下水污染的事故,而双层FF和SF储油罐,防腐蚀性能好,使用成本低,强度能满足使用要求,安全性能较单层钢制储油罐表现优秀.本文考虑粘弹性边界和流-固耦合,建立了埋置式FF和SF双层储油罐的数值计算模型,研究了埋置式双层FF和SF储油罐的地震响应,并进行了参数影响分析.结果表明,罐体在液体填充条件下系统的动力响应明显大于无液体填充条件下系统的动力响应.近场地震作用下系统的动力响应比远场地震作用下系统的动力响应要大;储油罐体型越大其所受的动力作用越大;本文在模型分析与实际应用中发现FF和SF储油罐的动力响应相近,在未来工程实际中都有很好的应用前景、有较好的经济性和实用性.

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长期荷载作用对内配工字型钢方钢管混凝土轴压短柱力学性能影响

赵萌萌,史艳莉

2021 (6): 122-130.

摘要 ( 191 )

PDF(5112KB) ( 127 )

利用ABAQUS建立考虑长期荷载作用的内配工字型钢方钢管混凝土轴压短柱数值分析模型.通过与已有试验数据对比,验证建模方法的可行性.在此基础上对该类新型组合柱进行力学性能分析,同时与不考虑长期荷载作用的结果进行对比.最后,分析长期荷载比、混凝土强度、钢管含钢率、型钢含钢率等对长期荷载作用下构件变形和承载力的影响规律.结果表明:长期荷载使组合柱中钢管和型钢提前进入塑性屈服,增大组合柱达到极限承载力时二者与混凝土的接触应力,改善其对混凝土的约束作用,使组合柱极限承载力提高,对应应变增大.参数分析表明:混凝土强度提高增大了长期荷载对组合柱的影响,钢管含钢率和型钢含钢率的增加使长期荷载影响减弱.

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兰州红砂岩地层地铁站深基坑变形规律分析

朱彦鹏,李庚,马孝瑞,魏鹏云,刘鑫,尹利洁

2021 (6): 131-137.

摘要 ( 215 )

PDF(4351KB) ( 209 )

为研究高水位红砂岩地层基坑降水开挖引起的变形规律,以兰州东方红广场地铁车站深基坑工程为背景,对基坑降水开挖过程中桩体水平位移以及坑周地表沉降进行现场监测.采用有限差分软件Flac3D对基坑降水开挖过程中的位移进行模拟计算.监测结果表明:随着基坑开挖深度的增加,桩体最大水平位移的位置逐渐下移,最终靠近基坑底部,大约在坑底以上1～2 m;地表最大沉降值出现在距离基坑边5～7 m处,大约0.29～0.41倍的基坑开挖深度;桩间水土流失是造成地表沉降过大的主要原因.模拟结果与实测结果对比分析得出:地表沉降模拟值与监测值变化趋势基本一致;桩体在距地面小于12 m部分其水平位移模拟值与实测值非常接近,大于12 m部分实测值明显大于模拟值.

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张掖城市空间形态演变及城水关系研究

张小娟,万青,蒲发良

2021 (6): 138-144.

摘要 ( 217 )

PDF(3302KB) ( 367 )

基于航拍影像图和古籍文献数据,采用空间数据分析方法,研究1949—2012年张掖市城市空间形态动态演变规律及城水互动关系.结果表明:城市由缓慢发展转向快速发展,土地集约利用率提高.城水关系由远至近,由被动到互动,水系的城市生态功能日益凸显,水环境被赋予了更加丰富的内涵.基于可持续发展与水生态建设相协调的发展目标,未来张掖应从整治城市河道水系、构筑水生态安全格局,以及修复保护城市湿地、加强生态绿地建设等策略入手,打造城市水文化名片,推进城市可持续发展.

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非齐次热方程侧边值问题的一种迭代方法

熊向团,乔宇

2021 (6): 145-150.

摘要 ( 192 )

PDF(588KB) ( 288 )

探讨非齐次热方程侧边值问题,这类问题是严重不适定的. 应用迭代正则化方法,得到问题的一个正则近似解,并分别在先验和后验正则化参数选取规则下给出正则解与精确解之间的Hlder型误差估计,数学实验表明使用迭代正则化方法求解这类问题是有效的.

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广义Jacobsthal数及其组合意义

杨胜良,任凤云

2021 (6): 151-155.

摘要 ( 217 )

PDF(588KB) ( 180 )

引入了广义k阶Jacobsthal序列的概念,得到了k-Jacobsthal序列的发生函数以及相关的组合恒等式.通过研究两种格路的计数,给出了k-Jacobsthal数的两种组合解释.

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广义C3模

王永铎,秦丽芳

2021 (6): 156-159.

摘要 ( 184 )

PDF(519KB) ( 182 )

作为C3模的真推广,引入广义C3模(简称G-C3模)的概念,研究这类模的基本性质,证明遗传环R是右V-环当且仅当每个有限余生成R-模是G-C3模当且仅当每个有限余表示R-模是G-C3模.

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强并超格上的素超滤子定理

谢祥云,赵雪欣

2021 (6): 160-164.

摘要 ( 197 )

PDF(529KB) ( 330 )

引入了强并超格的概念并给出了强并超格上超理想和超滤子的定义,探讨了元素a生成的超理想及I(a∧b)的分配性.进一步研究了带“*”条件的强并超格,并在此基础上给出了素超滤子定理.

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瞬态热冲击下热电材料梁的温度场及热应力分析

滕兆春,杨文秀

2021 (6): 165-171.

摘要 ( 292 )

PDF(1960KB) ( 398 )

基于热电材料特性,通过热电平衡方程和本构方程,得出热电材料梁瞬态模型的控制方程.采用分离变量法结合模型的初始条件和边界条件求出热电材料梁的非线性瞬态温度场,根据热应力理论分析求出瞬态热应力场,利用数学软件MATLAB给出了热电材料梁的呈抛物线分布的瞬态温度场和瞬态热应力场的特性曲线,研究了热冲击载荷下的热电材料梁在热电耦合环境中的热应力分析.讨论了不同时刻温度场和应力场随厚度的变化,以及对比p型和n型Bi₂Te₃热电材料梁热应力特性曲线.结果表明:瞬态温度场受其瞬态项的影响随厚度增加有增有减;瞬态温度场和瞬态热应力场随时间的增加最终趋于稳态不再随时间变化;趋于稳态后的Bi₂Te₃热电材料梁的热应力最值大于瞬态下的热应力最值;p型Bi₂Te₃热电材料梁的热应力总是大于n型Bi₂Te₃热电材料梁的热应力.

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