Résistance des matériaux

[FloxX]

Bnojour à tous,

Je suis à la recherche de caractéristiques mécaniques concernant les poutres LEGO (studfull/studless) et de leurs assemblages (empilement, pins...), notamment :

* le module d'élasticité E
* les contraintes limites élastiques en flexion, traction, cisaillement
* les contraintes à la rupture en flexion, traction, cisaillement

Je me demandais si des essais avaient déjà été fait, mais après avoir un peu cherché sur le forum, je n'ai rien trouvé. Je fais donc appel à vous pour savoir si vous avez connaissance de tels essais qui auraient été réalisés.
Même si j'en doute car ça fait toujours mal au coeur d'endomager des pièces volontairement...

Merci d'avance,
Florian

[doyengau]

Même si j'en doute car ça fait toujours mal au coeur d'endomager des pièces volontairement...

J'ai vu dans le sujet de stechnic qui construit une demag qu'il a des problème de déformation de ses axes. Après tout dépend de ton échelle. Je t'ai donné quelques informations sur les limites de rupture sur le sujet dans la catégorie Vos MOCs...

[Yodji]

Salut

Dans le cadre de mes études, j'ai fais pas mal de calcul sur ce que tu demande (a savoir: flexion, l'élasticité, et les contraintes diverses, etc) mais pour un bâtiment réel (maison, immeuble en béton banché, briques creuses, bref: pas en Lego).
Pour les Lego, je ne pense pas pouvoir t'aider car je ne connais pas du tout les caractéristiques des pièces.
Sache aussi que pour les calculs que tu demande, il faudrait faire ça pour toutes les pièces car chaque pièce a ses propre caractéristiques (a cause de la forme de celles ci)

Je tee souhaite bon courage en tout cas

[roboleo]

Complément d'informations

les caractéristiques mécaniques des pièces LEGO font parti des brevets déposés par la marque.
Les caractéristiques telles que:
le module d'élasticité E,
les contraintes limites élastiques en flexion, traction, cisaillement,
les contraintes à la rupture en flexion, traction, cisaillement,
sont déterminées en laboratoire à partir d'échantillons bien calibrés dans des condition de temps et de température précises. L'outillage du laboratoire d'essai, les composition de l'ABS, dosage, colorant, température, pression, tolérance de fabrication, mode de clipsage, etc., sont des secrets de fabrication.

Avec la composition précise de l'ABS les moules sont la pierre angulaire du succès commercial de Lego. Ces moules sont donc des pièces à très haute valeur stratégique pour Lego. Lorsqu'un moule n'est plus tout à fait conforme aux normes de qualité que s'impose son fabricant, il est coulé dans le béton d'un nouveau bâtiment Lego sur un site quelconque de l'entreprise.
Il est facile de comprendre qu'une pièce "plastique" durcit dans le temps et perd donc ses caractéristiques d'origine (élasticité, écrasement); l'ABS a justement été choisi pour limiter ces effets. Contrairement aux matériaux utilisés en génie civil tels que l'acier ou le béton armé, qui eux s'améliorent dans le temps (en prenant tout de même quelques précautions de protection contre les agressions naturelles).
Chaque pièce ou profil a donc ses propres caractéristiques et voit sa résistance aux différents efforts dépendre des conditions d'assemblages. Comme ces derniers ne sont pas monolithes, il doit y avoir beaucoup de pertes impossibles à calculer. Ajouter à cela la fatigue et l'usure dues aux démontages et remontages successifs, on arrive forcément à sur-dimensionner les structures.

Quelques chiffres:
La tolérance d'erreur sur la dimension d'une pièce Lego est de 2micromètres, soit 0,002 mm.
Le plastique ABS utilisé est chauffé à 232 °C et injecté sous une pression de 2,5 à 10 bars.
Malgré la qualité du processus de fabrication et à cause de la tolérance draconienne, 18 pièces sur un million fabriquées sont refusées.

[FloxX]

Wow très intéressant ! Le coup des anciens moules coulés dans les fondations des firms Lego, c'est énorme
D'où tiens-tu ces infos ?

[Nico71]

Le module d'young est connu pour de l'ABS, celui de lego sera proche. Le problème c'est trouver le Igzz (moment d'inertie suivant l'axe z,z) qui caractérise la résistance d'un profil (section). On peut le trouver avec des logiciel de CAO ou à la main (mais c'est fastidieux en raison de la section compliqué des pièces lego. Je lance donc un appel à ceux qui ont modélisé des pièces sur catia pour nous donner quelques Igzz type (pour une brick technic, une plate, une brique standard etc).

Après le soucis, c'est les conditions de montage, autant on peut simuler une pièce seul en flexion, autant un assemblage de barre ça devient compliqué, il faudrait définir parfaitement toutes les pièces. Mais il y a fort à parier que ce soit les pins qui cassent avant les poutres !

[FloxX]

Pour les caractéristiques du matériau, j'ai trouvé pas mal de choses sur cette page qui compare les propriétés de plusieurs matières plastiques.

Pour les caractéristiques géométriques, j'ai eu la même idée que toi Nico71 en allant faire un tour sur le forum "les Lego sur le PC". J'ai pu récupérer auprès de Tony_st170 une bibliothèque de parts modélisées sous Autodesk Inventor. Je ne maîtrise pas trop Inventor mais j'ai réussis à les exporter sous AutoCad. Reste plus qu'à en sortir les sections transversales et autres moments quadratiques. Je vais m'en occuper pour une section type de poutre en studless et une en studfull, mais on verra ça en 2011

Sinon Nico tu as tout as fait raison suivant le type de montage c'est surement les assemblages par pins qui seront le maillon faible.
D'ailleurs j'ai dans l'idée de faire prochainement un essai de résistance d'assemblage. J'y ai déjà pas mal réfléchis, je vais me faire un bout de banc d'essai dans un coin du garage... affaire à suivre

[roboleo]

Wow très intéressant ! Le coup des anciens moules coulés dans les fondations des firms Lego, c'est énorme
D'où tiens-tu ces infos ?

Je ne me souviens plus où avoir lu cette information. Sans être certain, dans un document pdf publié par la company profile LEGO.
Les produits LEGO sont toujours fabriqués à l'usine danoise du groupe à Billund. Cette disposition a été adoptée pour préserver les compétences dans le moulage, le traitement et l'empaquetage. Le centre de Recherche et Développement, en liaison avec l'usine( appelé CONCEPT CENTRE) est aussi installé à Billund.
Dans le processus de développement et de production, du concept au produit final dans le boutiques des revendeurs, il faut compter une période de 12 mois environ.
Des unités de production ont été crées en Europe de l'est et au Mexique. D'autres pays étrangers sont actuellement en discussion (Chine?).