温差发电技术是典型的环保型能源技术,具有无转动部件、体积小、无污染等优点,可以合理利用太阳能、地热能、海洋热能、工业余热废热等低品位热源进行发电,能够实现能源的二次利用,是环境友好型设备。温差发电技术主要应用在航空航天、军事、深海探测、医疗等高科技领域,其简单稳定能够很好的解决供电装置复杂、维护更换不便、有噪音污染等问题。现已扩大到民用、工业等领域,具有广阔的前景。目前,温差发电的效率一般为5%~7%,远低于火力发电的40%。较低的温差发电效率在一定程度上限制了温差发电技术的广泛应用。由于温差电材料的最大优值仅出现在很窄的一个温度范围内,对于工作在大温差的情况,可以采用分段结构将热电性能不同的材料组合起来,以保证在整个温度范围内获得较大的优值。温差发电还存在温差电组件使用寿命短、可靠性不高等问题,以高温条件下工作的温差发电器最为显著。高温环境下,各部件连接处容易发生物质的迁移及原子扩散导致热电材料性能下降或失效,各材料之间热膨胀系数的不匹配产生的热应力容易导致连接处的断裂。因此,有必要对温差发电器进行热应力分析及寿命分析。本文以分段温差电单偶及分段温差电元件为研究对象,基于温差发电原理及温差发电器的工作原理,采用有限元分析方法进行研究,完成的主要工作如下:(1)依据温差电基本理论及结构特征,确定了分段温差电单偶及电元件各部分的几何尺寸、所选用的材料及材料属性,确定了可变的边界条件,建立了相应的几何分段模型。(2)利用ANSYS Workbench对分段温差电单偶及分段温差电元件进行了热电耦合分析和瞬态结构分析,研究了固定方式、电偶臂长度、电偶臂截面形状及温差对热电性能及热应力分布的影响情况。(3)依据温差发电器的工作状况,确定了温差发电器的疲劳分析机理及失效机理,利用Fe-safe软件分析不同因素对分段温差电单偶及分段温差电元件的疲劳寿命影响情况,为提高器件的可靠性提供依据。