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玻璃脆性材料在平板电脑上的仿真分析研究
元春峰
(联想集团创新设计中心,北京100085)
摘要:本文对平板电脑上普遍采用的强化玻璃进行了仿真分析与应用研究。应用Abaqus软件考虑了
在动态冲击(落球实验)下,平板电脑表面玻璃的强度校核与检验,为产品的设计与开发提供指引。
作者先从玻璃单体出发,通过对玻璃单体的落球实验,寻找到与实验结果相一致的模型参数以及破坏
准则;进而将校准过的玻璃模型参数与判据应用于整机模型,并由此检验设计的合理性与整机的设计
是否能通过严格的落球实验测试,取得了非常好的效果。
关键词:仿真分析,落球,平板电脑,强化玻璃
Tabletcomputer’sBrittleglassmaterialsimulationresearch
YuanChunfeng
(LenovoInnovationDesignCenter,Beijing100085)
Abstract:Thispaperhascarriedoutthestrengthenglass’simulationandresearchwhichusedintablet
computer.ByusingtheAbaqussimulationsolver,consideringthedynamicimpactsuchastheballdropping,
checkedthecoverglassstrength,andfinallygavesuggestionforproductdesigner.Authorhasbuiltamodel
andcrackcriteriasuitforglassbaseonthesingleglassballdroppingtest;thentransferredthisglassmodel
intowholemachinemodel,checkedthewholemachine’ssafetybythesamemethod,andgotagoodresult.
Keywords:SimulationAnalysis,balldrop,tabletcomputer,strengthenglass
作者简介:元春峰(1974-),男,联想集团高级工程师,硕士,
研究方向为结构CAE、可靠性及失效分析,yuancf@。
0引言
与角落位置的缓冲变形较中间要小相关。玻璃本
体实验考虑到玻璃可在一定程度内缓冲变形,故
平板电脑以及大尺寸手机普遍采用了强化玻采用中空的支撑装置,如图1所示。
璃作为表层材料,并通过在强化玻璃与显示屏之
钢球
间增加可触控的感应层(ITO)来进行人机交互。
强化玻璃
因此这层强化玻璃有四方面主要功能,一是良好
的透光率保证了屏幕(LCD)的显示;二是用以
感应电路层的涂覆加工;三是对整机提供一定的
刚度支持;最后是对屏幕提供保护。因此这层表
支架
层玻璃往往需要通过一定高度的落球实验,用以
验证其强度以及设计合理性。由于大量的实验往
往需要耗费大量的产品样机,且具有一定程度的图1落球实验示意图
随机性,所以可通过模拟仿真来进行分析验证;Figure1balldroppingtestintroduction
而要得到准确的模拟结果,便需要对玻璃本体进实验所采用的实验条件则是越简单越有利,
行实验,并建立玻璃本体的仿真分析模型,最后否则容易出现复杂的实验条件而使得分析模型无
在整机模型中进行验证。法建立,或者由于仿真模型过度的简化,从而影
1玻璃仿真模型
响到分析的数据。
图1即为实验测试的示意图,玻璃下有钢铁
1.1玻璃本体实验材质中空的支架,玻璃与支架间没有任何粘接,
平板电脑的落球实验往往采用5点实验法,自由搭接在支架上,133g的钢球从上方自由落
即在中心点以及四个角部进行。根据经验来看,体,落在玻璃上。
往往角落的落点所能承受的高度往往较低,这是实验采用了Sodalime以及FIT两种玻璃,因
为在OGS(oneglasssolution,即在表层玻璃上加工
0.0,1.E-05
电路感应层ITO)技术上,目前强度最强的如康宁
*BrittleFailure
公司的Gorilla玻璃(常用于GG/GFF)由于加工
1.E-05,
的难度而无法采用,从强度上来讲,FIT要强于在本文所采用的判据与方法中,并没有采用
Sodalime,这也意味着较薄的FIT玻璃可能与上述的本构与破坏分析判据,实际上有很多的判
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