2.4.3 SAMCEF for Wind Turbine风电分析软件包
SAMCEF for Wind Turbine（S4WT）是SAMTECH公司针对风力发电机动力学和疲劳问题专门研发的集成化专业软件包。其功能包括桨叶、主轴、轴承、齿轮箱、刹车和离合器、发电机和风机塔等的组合建模，系统的固有频率和动力响应分析，以及与动力响应直接相关的疲劳受命预估。
SAMCEF for Wind Turbine分析和应用要点可以概括如下。
1.研究对象和模型
风力发电机结构的整体模型，包括桨叶、主机座、主轴、轴承、齿轮箱、联轴器和刹车、发电机和风机塔等。上述部件通常通过超单元和连接单元建模，它们一起构成柔性多体系统，进一步分析即是在此整体模型上进行的。基于SAMCEF软件的优势，如果关心某些局部部件（如风机塔）的行为，则可针对此部件进行细化的网格划分，并在系统级整体模型上实现实时、动态和精确的部件响应分析。
2.约束和载荷
整体模型的约束可以施加在风机塔的根部。载荷包括机械载荷，如重力、旋转离心力等；空气动力载荷，如三维扰流风场载荷等；控制载荷，如启动、停车、偏转等。
3.求解问题
SAMCEF for Wind Turbine可以进行的分析包括整体结构的固有特性分析（固有频率和模态振型）；传动系统的扭转刚度分析；结构的时域动力响应分析；关键结构部件（如齿轮）的疲劳寿命预估；基于系统级整体模型的极限载荷下的部件应力分析和强度校核。
SAMCEF for Wind Turbine由4个主要模块构成，即S4WT操作界面、S4WT求解器、S4WT通用建模器和S4WT预先定义模型。
（1）S4WT操作界面
参数化的风力发电机模型定义、计算分析和后处理仿真操作界面。其通过数据树、下拉菜单和输入文本框等形式定义参数化部件模型，如桨、主轴、齿轮箱和风机塔等；以同样的形式定义参数化的约束和载荷，如塔根固定约束、启动停车载荷、三维风场载荷等；通过云图、变形图、曲线图、表格等形式给出计算分析结果，包括固有频率、模态振型、坎贝尔图和动力响应曲线等。
（2）S4WT求解器
采用SAMCEF Meano Motion作为核心求解器，并附加了与风力发电机相关的各项特殊功能，如轴承和齿轮特性定义和分析、转子陀螺效应和动力刚化效应、控制输入等。以有限元和多体动力学相结合的方法分析风力发电机传动系统多柔体的固有特性和响应特性，为进一步的可靠性和疲劳受命预估提供数据依据。
（3）S4WT预先定义模型
S4WT提供了一个完整的1.5MW风力发电机的典型样机模型，以供使用者随时调用和参考。该模型包含了风机传动系统动力学和疲劳分析的全部功能，并且是一个完全参数化的模型。用户可以通过修改和升级各个参数方便地复现和实现同类风机结构的分析工作，并用于指导实际结构设计。
（4）S4WT通用建模器
当用户的风机部件结构特性超出了预先定义模型所给定的选项范围时，用户可以应用S4WT通用建模器，即通用前后处理界面SAMCEF Field重新建立自己的特殊几何模型，并可以把它方便地附加到风机整体模型中。S4WT通用建模器提供了更大范围解决各类实际工程问题的空间。