Визначення закономірностей розподілу натягу та розвитку пошкоджень у нитковому скріпленні книжкових блоків в умовах їх циклічного розкривання
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.363632Ключові слова:
нитка, скріплення, корінець, натяг, напруження, деформація, контакт, пошкодження, довговічність, моделюванняАнотація
Об’єктом дослідження є процес формування напружено-деформованого стану ниткового скріплення корінцевої частини книжкових блоків при їх багаторазовому відкриванні. Основна увага приділена просторовій роботі ниткової структури та особливостям розподілу навантажень у корінцевій зоні блока через відсутність узагальнених моделей просторової організації ниткового скріплення Більшість відомих підходів орієнтовані переважно на клейові або спрощені з’єднання. Дослідження виконувалися на основі конструктивно-механічного та скінченноелементного моделювання ниткової структури корінцевого з’єднання.
У запропонованій моделі враховано просторову траєкторію проходження нитки, зміну напрямку та натягу нитки в місцях перегину, а також її контактну взаємодію з папером. У роботі розроблено геометричну, силову та скінченноелементну моделі ниткового скріплення. Встановлено, що розподіл натягу вздовж траєкторії проходження нитки має експоненціально спадний характер. При цьому максимальні значення нормованого контактного тиску p/p0=1,0 спостерігаються в поверхневих стібках корінцевої частини.
Проведені розрахунки показали, що робочий інтервал натягу нитки в межах Twork=35–60 ум. од. забезпечує стабільну роботу ниткової структури без помітного розвитку деградаційних процесів у папері фальців. Водночас перевищення граничного рівня натягу Tpaper=72 ум. од. супроводжується поступовим розвитком локальних пошкоджень у зонах отворів фальців. Після 1000 циклів навантаження параметр пошкодження Dp для поліестерних ниток досягав 0,96, для бавовняних – 0,87, а для поліамідних – 0,78. Результати можуть бути використані для оптимізації режимів формування просторової структури нитково-клейового з’єднання корінцевої частини книжкових блоків
Посилання
- Akkasali, N. K., Biswas, S., Sen, S., Anitha, S. (2024). A state-of-the-art review on adhesively bonded joints of similar and dissimilar materials. Journal of Adhesion Science and Technology, 38 (24), 4317–4371. https://doi.org/10.1080/01694243.2024.2384421
- Ramalho, L. D. C., Sánchez-Arce, I. J., Gonçalves, D. C., Belinha, J., Campilho, R. D. S. G. (2022). Numerical analysis of the dynamic behaviour of adhesive joints: A review. International Journal of Adhesion and Adhesives, 118, 103219. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2022.103219
- Hoshikawa, Y., Kawagoe, Y., Ryuzono, K., Okabe, T. (2024). Finite element modeling for cohesive/adhesive failure of adhesive structures with a thermosetting resin. Engineering Fracture Mechanics, 311, 110552. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2024.110552
- Marzi, S. (2023). Experimental determination of coupled cohesive laws with an unsymmetrical stiffness matrix for structural adhesive joints loaded in mixed-mode I+III. Engineering Fracture Mechanics, 283, 109215. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2023.109215
- Bernardin, P., Sedlacek, F., Kozak, J., Kucerova, L., Lasova, V. (2024). Identification of the Cohesive Parameters for Modelling of Bonded Joints between Flat Composite Adherends with Thick Layer of Adhesive. Materials, 17 (19), 4880. https://doi.org/10.3390/ma17194880
- Ibrahim, A. H., Watson, B., Jahed, H., Rezaee, S., Cronin, D. S. (2024). An experimental-cohesive zone model approach to predict fatigue life of adhesive joints with varying modes of loading and joint configurations for automotive applications. The Journal of Adhesion, 101 (7), 930–956. https://doi.org/10.1080/00218464.2024.2408372
- Calabrese, A. S., Vassilopoulos, A. P. (2025). On the fatigue behavior of thin and thick adhesively bonded composite joints. International Journal of Fatigue, 199, 109065. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2025.109065
- Birnie, J., Falaschetti, M. P., Troiani, E. (2025). Comparative Analysis on Modelling Approaches for the Simulation of Fatigue Disbonding with Cohesive Zone Models. Aerospace, 12 (2), 139. https://doi.org/10.3390/aerospace12020139
- Li, Y., Deng, H., Takamura, M., Koyanagi, J. (2023). Durability Analysis of CFRP Adhesive Joints: A Study Based on Entropy Damage Modeling Using FEM. Materials, 16 (20), 6821. https://doi.org/10.3390/ma16206821
- de Queiroz, H. F. M., Banea, M. D. (2022). Methods to increase the mechanical performance of composite adhesive joints: An overview with focus on joints with natural fibre composite adherends. Journal of Composite Materials, 56 (26), 3993–4010. https://doi.org/10.1177/00219983221125906
- Petković, G., Pasanec Preprotić, S., Vukoje, M., Bolanča Mirković, I. (2024). Impact of SiO2 and TiO2 Nanoparticles on the Elasticity and Aging Resistance of Polyvinyl Acetate (PVAc) Adhesive. Materials, 17 (23), 5957. https://doi.org/10.3390/ma17235957
- Jina, W., Nagasawa, S., Yamamoto, T., Nagumo, T. (2023). Analysis of the folding behavior of a paperboard subjected to indentation of a deviated creasing rule using the finite element method. AIMS Materials Science, 10 (2), 313–341. https://doi.org/10.3934/matersci.2023017
- Paliukh, O., Kyrychok, P., Shtefan, Y., Titov, A. (2022). Development of information support for simulation of the process of deformation of root polymer plate in book blocks sewed with threads. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (1 (119)), 62–73. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265869
- Pasanec Preprotić, S., Vukoje, M., Petković, G., Rožić, M. (2023). Novel Approaches to Enhancing Sustainable Adhesive System Solutions in Contemporary Book Binding: An Overview. Heritage, 6 (1), 628–646. https://doi.org/10.3390/heritage6010033
- Bulín, R., Hajžman, M. (2019). Comparison of Detailed Belt - Cylinder Interaction Model with Classical Belt Friction Formula. Strojnícky Časopis - Journal of Mechanical Engineering, 69 (3), 9–16. https://doi.org/10.2478/scjme-2019-0024
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Oleksandr Paliukh, Petro Kyrychok, Volodymyr Oliinyk, Daryna Baranova
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
