随着智能手机行业的发展,电容式触控屏应运而生,完全颠覆了键盘操作的人机交互方式。手机等电子产品的保护屏材料从最初的玻璃材料逐渐发展为具有更高硬度,更强韧性的各种复合硅酸盐材料。随着化学工艺的进步,化学增强型碱金属硅酸盐材料更是成为手机保护屏玻璃的主要材料。近几年,随着二维材料生长工艺的进步,二维材料改性硅酸盐玻璃,如石墨烯玻璃等得到了极大的关注,其在智能手机保护屏材料应用上被不断的探索。但是,长期的破坏性实验大量的消耗了资源,随着保护屏玻璃材料制备工艺以及精度的提高,通过仿真模拟预先进行测试成为一项必不可少的手段。虽然国内外针对手机屏幕坠落测试进行了许多相关的模拟,但是通常采用较为简单的均匀介质模型,并未考虑玻璃的硅酸盐材料成分,不均匀性以及化学增强型硅酸盐材料的表面压应力等复杂因素。因此从理论上讲,目前的仿真模拟的研究结果与实验测试之间存在一定的误差,不能较好的解释实验测试结果的相关现象,也不能较好的为化学增强型碱金属硅酸盐玻璃材料的设计与应用提供指导。因此本文针对这些问题进行了相关探索与讨论:1.通过多尺度模拟（有限元分析,分子动力学,第一性原理）计算并对比了不同化学组分的硅酸盐材料的机械性能,保护屏应力分布与破坏强度分析,为新一代的硅酸盐手机保护屏材料的设计与选择提供了一定的参考思路。2.研究了热门二维黑磷与石墨烯材料的机械性质与光学性质,探索其在二维材料改性硅酸盐玻璃中的作用,分析二维材料改性对于保护屏施加载荷时应力分布的影响,为二维材料修饰改性化学增强型碱金属硅酸盐材料的探索与设计提供了实例。3.提出了离子交换工艺的浓度-深度参数按照梯度改变的模拟方法,探索有限元模拟中离子浓度-深度因素的影响,分析材料不均匀性和表面压应力对硅酸盐手机保护屏机械性质的影响,探索其在有限元模拟应力分布中起到的作用,为离子交换型碱金属硅酸盐材料在有限元仿真中的高精度预测提供了指导作用。