攀岩锚固力的弹性模型

2021-08-01 10:52:04

这些估计不一定反映实际表现;相反,绘制了力估计值以显示设备可能承受的最大力范围。这些力估计跨越了登山者产生的力的范围。登山者可以预期的最大力约为 12,000N,而悬挂在锚上的登山者会施加约 1500N 的力。根据弹性模型,较大的 SLCD 可以承受较大的力,而较小的设备预计会在登山者经常遇到的情况下发生故障。即使在弹性模型中加入了一些估计和简化,性能预期的范围仍然很大。施加力范围的下限特别重要,因为较小的设备在标称条件下可能会发生故障。完美的 SLCD 重量轻且经久耐用,适合各种裂缝尺寸,可靠地锚定在最滑的岩石上,具有允许放置在浅裂缝中的窄轮廓(宽度),并且可以承受坠落的登山者可以施加的最大作用力。这些最佳特性只能通过凸轮的几何形状和材料属性的变化获得:凸轮角度、半径、宽度、杨氏模量、泊松比和剪切屈服。 Everycam 是一种妥协;减轻或缩小凸轮的努力降低了耐用性和最大负载,更大的范围被换来了更少的摩擦保持能力。这些折衷隐含在公式 2 中,该公式将凸轮角度限制为小于摩擦系数的反正切,而公式 5 则定义了在剪切破坏开始之前可以施加的最大载荷。尽管这些方程仅提供凸轮性能的估计值,但该模型预测了不同 SLCD 之间性能的广泛差异以及某些 SLCD(尤其是较小的 SLCD)在通常由坠落的登山者产生的力下失效的可能性。已发布的剪切屈服力和摩擦保持力的测量值将提供信息,使登山者能够做出有关 SLCD 的智能决策。最重要的是,攀登者应该意识到设备的摩擦保持能力低到危险程度或剪切失效的最大负载。同样重要的是,对凸轮限制的明确认识使登山者能够更安全、更有信心地放置设备。最后,性能信息将为登山者提供一种比较不同制造商生产的 SLCD 的方法。迄今为止,这些信息要么没有明确说明,要么根本无法提供给登山社区。提供性能信息将提醒登山者 SLCD 限制的存在,并为登山者提供成功解决这些限制所需的信息。 2 from Ball and Roller Bearings, Eschmann, Hasbargen, Weigand, JWiley and Sons, pg 113. 3 文献表明非压缩力的影响很小(Contact Mechanics, KL Johnson, Cambridge UniversityPress, 1985)。 4 Luke Sosnowski 的有限元分析工作表明对数曲率和圆曲率之间的差异可以忽略不计。