При разработке импульсных устройств, таких как мощные виброударные стенды, молоты, источники сейсмических колебаний и пр., одной из проблем является получение данных о механических силах, напряжениях и деформациях конструкции. Если устройства выпускаются малыми сериями при ограниченных времени и финансировании исследований, то эту информацию зачастую невозможно получить в ходе физических экспериментов. Аналитические выражения для расчета механических сил и напряжений, возникающих при соударениях элементов, имеющих сложную конструкцию, без значительного объема экспериментальных данных можно использовать с очень грубыми допущениями, снижающими достоверность результата. Для решения этой проблемы целесообразны численные расчеты частных случаев – вариантов конструкции и режима работы.
Существуют два основных подхода к численному расчету с использованием либо сеточной модели, либо схемы замещения. Сеточная модель может быть реализована с помощью универсальных программ, например, таких как Ansys [1], Nastran [2]. Однако стандартное оснащение их подсистем, моделирующих механические напряжения, позволяет оперировать нагружающими конструкцию силами, но не скоростями движения. Программы типа FlowVision [3] позволяют задавать скорости, но ориентированы на анализ потоков в жидкостях и газах. Кроме того, из-за сложности этих универсальных программ и значительных затрат времени на моделирование динамических процессов их рационально использовать лишь при проверке достоверности результатов, получаемых иными способами. Для устройств, выпуск больших серий которых не предполагается, оказываются нецелесообразными также разработки специальных программ, реализующих сеточные модели, если это не является задачей, например, диссертационного исследования.
Если допустить не снижающее достоверности результата уменьшение точности, то для первого приближения указанных расчетов могут быть рекомендованы более простые в разработке и использовании схемные модели [4]. При их применении доступны многовариантные исследования объекта исследования с различными модификациями конструкций и режимов работы, позволяющие компенсировать снижение точности возможностью быстрого получения разнообразной информации о нем. Кроме того, схемные модели позволяют с помощью простых действий группировать в одном расчете процессы, протекающие в подсистемах различной физической природы: электрической, магнитной, акустической, механической [5, 6].