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基于電網系統應用特點和對產品參數均勻性的要求，通過引入 JFET區注入、空穴阻擋層 (Hole Barrier) 和臺面柵 (Terrace Gate) 等元胞優化技術，實現改進型 IGBT 元胞設計，提升了 IGBT 芯片整體性能，同時基于此設計開發了智能電網用焊接型高功率密度 1500 A/3300 V IGBT模塊，其芯片結構和模塊開關特性如圖 14 所示，該產品已在廈門柔直和渝鄂背靠背等工程中獲得成功應用

基于電網系統應用特點和對產品參數均勻性的要求，通過引入 JFET區注入、空穴阻擋層 (Hole Barrier) 和臺面柵 (TerraceGate) 等元胞優化技術，實現改進型 IGBT 元胞設計，提升了 IGBT 芯片整體性能，同時基于此設計開發了智能電網用焊接型高功率密度 1 500 A/3 300 V IGBT模塊，其芯片結構和模塊開關特性如圖 14 所示 [37] ，該產品已在廈門柔直和渝鄂背靠背等工程中獲得成功

以面向增材制造的新一代換熱器設計為例，首先使用基于隱式建模的nTopology增材設計平臺，進行TPMS胞元填充設計；再基于ANSYS平臺，實現TPMS胞元填充換熱器的快速流體、結構驗證；最終，在實際打印之前采用ANSYS Additive增材工藝仿真技術，預測換熱器成形質量，優化設計結構、工藝方案，保證成形質量。

此外，采用優化形狀導數 、擴展有限元方法 、有限胞元方法 、等幾何分析法 和協調網格 等方法，可有效限制迭代步長，提升計算精度與穩定性，改善水平集法的弱收斂問題。 圖4 MBB梁水平集拓撲優化。

2 修復工藝-凝固組織關聯美國橡樹嶺國家實驗室自1989年起開展了一系列單晶材料焊接修復研究[29-37]，初步證明在合適的焊接參數下熔池內凝固組織可以實現單晶定向生長，為后續發展單晶高能束增材修復提供大量借鑒和指導。

材料仿真的理論方法主要包括：基于統計物理學的分子動力學方法、基于量子力學原理的第一性原理計算以及基于連續介質力學的有限元方法等。其中，分子動力學方法和第一性原理計算用于電子和原子尺度的材料計算，有限元計算方法用于宏觀尺度的材料計算。介觀尺度材料仿真的研究興起于上個世紀九十年代，主要計算方法包括：空間離散化位錯動力學、相場動力學、元胞自動機(CA)方法、波茨模型、幾何及組分模型、拓撲網格和頂點模型。