Modelling the Performance of Selected Textile Elements of Personal Protective Equipment Protecting Against Falls from a Height During Fall Arrest

• Autorzy: Baszczyński K.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie działania wybranych elementów włókienniczych indywidualnego sprzętu chroniącego przed upadkiem z wysokości podczas powstrzymywania spadania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ropes and woven webbing used in personal equipment protecting against falls from a height determine the course of forces acting on the human body during fall arrest, as well as the fall arrest distance. This paper presents a model of a system made up of a textile connecting and shock-absorbing component and the mass constituting its load. The model is based on non-linear rheological models of visco-elasto-plastic objects developed by Maxwell and Kelvin-Voigt. The definite structure of the model is described with a nonlinear differential equation, enabling numerical analysis of its performance. Identification of the model parameters was carried out utilising a software package allowing to analyse the static load-elongation characteristics and the time courses of a dynamic force acting during fall arrest. The paper presents the results of identification of selected connecting and shock-absorbing components used in equipment protecting against falls from a height. The models identified were subjected to verification involving comparison of their numerically simulated response with the results of laboratory tests. The comparison demonstrated the correctness of the model structure and identification of its parameters. The paper also presents an example of application of the model for simulation of the performance of a connecting and shock-absorbing component during fall arrest.

PL

Liny i taśmy tkane należą do podstawowych materiałów włókienniczych stosowanych w indywidualnym sprzęcie chroniącym przed upadkiem z wysokości. Elementy sprzętu wykonane z tych materiałów decydują o przebiegu sił działających na człowieka podczas powstrzymywania jego spadania oraz o drodze na jakiej to zachodzi. W związku z tym szczególnego znaczenia nabiera modelowanie działania sprzętu ochronnego. W artykule przedstawiono model układu tworzonego przez włókienniczy podzespół łączącoamortyzujący oraz obciążającą go masę. Opiera się on na nieliniowych modelach reologicznych obiektów lepko sprężystych Maxwella i Kelvina-Voigta. Strukturę modelu opisano nieliniowym równaniem różniczkowym trzeciego rzędu. Wykorzystując wyznaczone doświadczalnie charakterystyki statyczne siła obciążająca - wydłużenie oraz czasowe przebiegi siły dynamicznej działającej podczas powstrzymywania spadania z wysokości przeprowadzono identyfikację parametrów modelu. Zaprezentowano wyniki identyfikacji wybranych podzespołów łącząco - amortyzujących wykonanych z lin i taśm włókienniczych. Zidentyfikowane modele poddano sprawdzeniu polegającemu na porównaniu ich zasymulowanej numerycznie odpowiedzi z wynikami badań laboratoryjnych, którymi były przebiegi czasowe siły powstrzymującej spadanie oraz wydłużenia. Przeprowadzone porównanie wykazało poprawność struktury modelu oraz identyfikacji jego parametrów. W artykule przedstawiono również przykład wykorzystania opracowanego modelu do symulacji działania podzespołu łącząco-amortyzującego podczas powstrzymywania spadania.

Słowa kluczowe

EN

protective equipment; falls from a height; shock absorption; webbing; fibre rope; elongation; performance test

PL

sprzęt ochronny; upadki z wysokości; amortyzacja; taśmy; liny z włókien; wydłużenie; test wydajności

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 21, no. 4 (100)
• Strony: 130--136
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Baszczyński K.

• Department of Personal Protective Equipment, Central Institute for Labour Protectionp - National Research Institute, Łódź, Poland

Bibliografia

• 1. Sulowski AC. Fall protection systems – selection of equipment. In: Sulowski AC. (ed). Fundamentals of fall protection. Toronto, Canada: International Society for Fall Protection 1991, pp. 303 – 320.
• 2. Baszczyński K. Equipment protecting against falls from a height. In: Koradecka D. (ed). Handbook of Occupational Safety and Health. New York, USA: CRC Taylor & Francis Group; 2009, pp. 543-548.
• 3. European Committee for Standardization (CEN). (2002). Personal fall protection equipment – Anchor devices (Standard No. EN 795:2012). Brussels, Belgium.
• 4. European Committee for Standardization (CEN). (2002). Personal protective equipment against falls from a height – Self locking arrester on flexible anchorage line (Standard No. EN 353-2:2002). Brussels, Belgium.
• 5. European Committee for Standardization (CEN). (2002). Personal protective equipment against falls from a height – Retractable type fall arresters (Standard No. EN 360:2002). Brussels, Belgium.
• 6. European Committee for Standardization (CEN). (2002). Personal protective equipment against falls from a height – Energy absorbers (Standard No. EN 355:2002). Brussels, Belgium.
• 7. European Committee for Standardization (CEN). (2002). Personal protective equipment against falls from a height – Lanyards (Standard No. EN 354:2002). Brussels, Belgium.
• 8. European Committee for Standardization (CEN). (2002). Personal protective equipment against falls from a height – Full body harnesses (Standard No. EN 361:2002). Brussels, Belgium.
• 9. Baszczyński K, Jachowicz M. LoadElongation Characteristics of Connecting and Shock-Absorbing Components of Personal Fall Arrest Systems. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2012; 20; 6A(95): 78 – 85.
• 10. Becker K. Ropes in fall protection systems. In: Sulowski AC. (ed). Fundamentals of fall protection (chapter 16). Toronto, Canada: International Society for Fall Protection, 1991.
• 11. Baszczyński K. Influence of weather conditions on the performance of energy absorbers and guided type fall arresters on a flexible anchorage line during fall arresting. Safety Science 2004; 42: 519- 536.
• 12. Baszczyński K, Zrobek Z. Wydłużenia urządzeń samozaciskowych jako źródło zagrożeń. Bezpieczeństwo Pracy, Centralny Instytut Ochrony Pracy 1998; 1: 17-20.
• 13. Baszczyński K, Zrobek Z. Dynamic Performance of Horizontal Flexible Anchor Lines During Fall Arrest - A Numerical Method of Simulation. International Journal of Occupational Safety and Ergonomics, Central Institute for Labour Protection 2000; 6; 4: 521-534.
• 14. Aksan S. Wpływ częstości rozciągania cyklicznego na wskaźniki wytrzymałości przędzy. Prace Instytutu Włókiennictwa, Łódź 1987.
• 15. Leech CM. The modelling of friction in polymer fibre ropes. Pergamon. International Journal of Mechanical Sciences 2002; 44: 621-643.
• 16. Bles G, Nowacki WK, Tourai A. Experimental study of the cyclic visco-elastoplastic behaviour of a polyamide fibre strap. International Journal of Solids and Structures 2009; 46: 2693-2705.
• 17. Ghoreishi SR, Cartraud P, Davies P, Messager T. Analytical modeling of synthetic fiber ropes subjected to axial loads. Part I: A new continuum model for multilayered fibrous structures. International Journal of Solids and Structures 2007; 44, 9: 2924-2942. Ghoreishi SR, Cartraud P, Davies P, Messager T. Analytical modeling of synthetic fiber ropes. Part II: A linear elastic model for 1 + 6 fibrous structures. International Journal of Solids and Structures 2007; 44, 9: 2943-2960.
• 18. Bedogni V, Manes A. A constitutive equation for the behavior of a mountaineering rope under stretching during a climber’s fall. Procedia Engineering 2011; 10: 3353-3358.
• 19. Sulowski AC. Assesment of maximum arrest force in fall arresting systems. In Sulowski AC. (ed). Fundamentals of fall protection. Toronto, Canada: International Society for Fall Protection; 1991, pp. 165 – 192.
• 20. European Committee for Standardization (CEN). Personal protective equipment against falls from a height – Test methods (Standard No. EN 364:1992). Brussels, Belgium: CEN; 1992.
• 21. Robinson L. Development of a technique to measure the dynamic loading of safety harness and lanyard webbing. HSL/2006/37.
• 22. Mathcad 2001 Professional, Warszawa 2003, ISBN 83-87674-56-7.
• 23. Baszczyński K, Materka A. Identyfikacja nieliniowych obwodów dynamicznych w dziedzinie czasu. Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji PAN, 1992.
• 24. Giergiel J, Uhl T. Identyfikacja układów mechanicznych. PWN, Warsaw 1990.
• 25. Haber R, Unbehauen H. Structure Identification of Nonlinear Dynamic Systems - A Survey on Input/Output Approaches. Automatica 1990; 26: 4.