温度变化下基于固有频率聚类分析的空间网格结构损伤诊断

固有频率是损伤诊断方法提取的主要动力特征之一,其不仅与结构本身刚度有关,还极易受温度等环境因素的影响。提出了一种环境温度变化下基于固有频率聚类分析的空间网格结构损伤诊断方法。首先对结构固有频率的环境温度影响原理进行了公式推导,据此以一网架结构为研究对象,模拟了温度变化与损伤共同作用下的固有频率数据;进而对固有频率进行主成分分析(PCA),提取主成分重构残差进行模糊c均值聚类(FCM),实现结构损伤诊断。研究结果表明:环境温度通过引起热变形、改变材料特性和产生温度内力对固有频率产生影响;固有频率随温度变化的日常波动,将直接影响损伤的准确诊断,通过PCA-FCM聚类分析可在损伤诊断过程有效排除环境温度因素干扰,在健康基线未知情况下对损伤是否发生进行判别,并能对损伤程度进行准确识别。