折叠模组折痕仿真及优化

项目背景：目前折叠屏的手机屏幕问题，主要有亮线、边缘黑斑、碎亮点以及备受关注的折痕问题。其中折痕问题不仅影响用户的视觉体验，也会加剧屏幕的损坏速度。通过下图可以直观的看到华为、oppo、三星等三款手机的折痕控制及不同手机厂商的折痕数据。可以看到不同品牌手机之间，同品牌不同型号、不同折叠方式之间的折痕差距也很大。

图1 屏幕问题及折痕数据

其中引起折痕的原因主要是：手机反复的折叠引起材料疲劳，疲劳造成屏幕应力集中，部分材料形变之后难以恢复，造成折叠之处折痕越来越明显。影响折痕的因素有很多，主要受屏幕材料选择及组合，屏幕间的粘合技术和层间柔韧性直接影响折痕的深浅和持续时间。而这部分正好涉及到材料的恢复。

图2 折痕原因及因素

项目难点：优化折痕的难点：（1）材料力学参数提取难。主要是聚合物薄膜具有低强度和较强的柔韧性，在拉伸试验中很容易在夹具中滑移或无法有效固定。试样在制备过程中可能会出现局部厚度不均或表面缺陷，会影响拉伸试验的稳定性和结果的可靠性。（2）本构实现难。传统仿真软件固有本构模型无法准确描述高聚物材料蠕变行为。（3）折叠仿真难。主要是因为手机屏幕材料多种多样，涉及的本构较多，多材料叠层系统的接触非线性问题进一步增加了折叠过程数值模拟的收敛难度。

解决方案：(1)针对材料参数提取难，提出了多层叠加测试方法，多层胶材叠加，可以有效增强其整体刚性和强度，使得材料在受力时表现出更为稳定的力学特性。（2）针对本构实现难，使用修正的burgers蠕变本构模型，该模型可以准确表达高分子软材料在加载与卸载过程中应力-应变响应的时间依赖性。（3）针对模组仿真难，通过定制化用户子程序实现了复杂接触问题的分步求解策略。

图3 项目解决方案

结果展示：随着时间的推移，折痕深度逐渐减小并趋于稳定，表明材料的自恢复能力逐步减弱并达到平衡状态。仿真结果与试验数据的高度契合，进一步证明本构模型在多层结构折痕仿真中的适用性。

图4 实验过程及结果对比

项目拓展：基于现有的大量设计、仿真、试验数据，通过数据分析和深度学习精准预测不同屏幕材料参数下的应力、折痕、耐久性等多维性能，优化设计方案，同时加速产品上市和减少实验成本。

图5 机器学习技术路径

项目成果：相关项目成果获全国大学生智能终端仿真技术大赛全国一等奖。大赛由中国仿真学会主办，华为终端有限公司和北京诺维特机械科学技术发展中心协办，中国航空教育学会国际化人才培养分会、中国力学学会产学研工作委员会支持。经过初赛阶段评审，共有电子科技大学、北京航空航天大学、华中科技大学、国防科技大学等24支队伍进入决赛。决赛中，经过激烈角逐，评选出一等奖3个，二等奖6个。