1.函数，从初始点出发，沿着负梯度方向进行一维搜索，其最优步长因子为
a. 7/14
b. 9/14
c. 3/14
d. 5/14
2.某电器系统由N个子系统串联而成，各子系统的可靠度服从指数分布，第i个子系统的失效率为λi,则该电器系统的平均寿命为
a.
b.
c.
d.
3.判断矩阵，它应是( )
a. 负定矩阵
b. 正定矩阵
c. 不定矩阵
d. 对称矩阵
4.2/3 表决系统中各子系统的寿命均服从指数分布，且失效率均为λ ，该表决系统的平均寿命为（）
a.
b.
c.
d.
5.图示由7 个子系统组成的复杂系统，各子系统的可靠度均为R，则该系统的可靠度为（）
a.
b.
c.
d.
6.函数，从初始点出发，沿着负梯度方向进行一维搜索，其最优步长因子为
a. 9/14
b. 7/14
c. 5/14
d. 3/14
7.在图示极小化的约束优化问题中，最优点为
a. A
b. B
c. C
d. D
8.机电产品的平均失效率，它表征了该产品工作到t时刻后
a. 单位时刻内发生失效的概率
b. 单位时刻内发生失效的产品数
c. 累积失效数与受试产品总数之比
d. 累积失效数与仍正常工作的产品数之比
9.对于二次函数,若X*为其驻点，则
为
a. 零
b. 无穷大
c. 正值
d. 负值
10在单峰搜索区间[x1,x3](x1 a. [x1,x4] b. [x2,x3] c. [x1,x2] d. [x4,x3] 11函数在区间[-10,20]是单峰函数，用0.618法求函数的极值，初始搜索区间为[-5,20],第一次迭代的两个计算点a1,b1、分别为 a. a1 =1.46,b1=8.54 b. a1 =4.55,b1=10.45 c. a1 =-1.46,b1=8.54 d. a1 =-4.55,b1=10.45 a. 通过所有给定点 b. 不通过所有给定点 c. 通过部分给定点 d. 可能通过部分给定点 13并联系统的可靠度比组成该系统的零件的可靠度 a. 底 b. 高 c. 相等 d. 不确定 14产品工作到t时刻后的单位时间内发生失效的概率称为 a. 平均寿命 b. 平均失效密度 c. 平均可靠度 d. 平均失效率 15CAD一词已经成为世界通用的名词，它是指 a. 计算机辅助工程 b. 计算机辅助制造 c. 计算机辅助设计 d. 计算机辅助工艺规程设计 16黄金分割法中，每次缩短后的新区间长度与原区间长度的比值始终是一个常数，此常数是 a. 0.382 b. 0.186 c. 0.618 d. 0.816 17若产品的平均寿命等于失效率的倒数则产品的寿命服从 a. 正态分布 b. 泊松分布 c. 指数分布 d. 二项分布 18多元函数F(X)在点X*附近偏导数连续， F(X*)=0且H(X*)正定，则该点为F(X)的 a. 极小值点 b. 极大值点 c. 鞍点 d. 不连续点 190.618法在迭代运算的过程中，区间的缩短率是 a. 不变的 b. 任意变化的 c. 逐渐变大 d. 逐渐变小 20在单峰搜索区间[a，b]内任取两点a1、a2，若函数值F(a1)=F(a2)，则缩小后的区间为（） a. [a,a1] b. [a1,b] c. [a1,a2] d. [a,a2] 21.r/n表决系统蜕变为工作冗余系统的条件是 a. r>1 b. r<> c. r=1 d. r=n 22.标准正态分布是定义为 a. μ=1,σ=0.5的正态分布 b. μ=1,σ=1的正态分布 c. μ=0,σ=1的正态分布 d. μ=0.5,σ=1的正态分布 23.平面桁架结构中的杆单元，单元刚度矩阵的阶数为 a. 2×2 b. 3×3 c. 4×4 d. 6×6 24.单元刚度矩阵不具备的特性是【】 a. 奇异性 b. 对称性 c. 分块性 d. 稀疏性 25.由100只灯泡组成的照明系统，每只灯泡的故障率为2%，用二项分布确定当有1只灯泡发生故障的概率为 a. 0.295 b. 0.270 c. 0.182 d. 0.09 26.在平均安全系数不变的情况下，由于强度(或应力)的分散度增大会使零件的可靠度 a. 降低 b. 提高 c. 不变 d. 无法确定 27.以下哪一种软件具有大型通用有限元分析功能( ) a. Autocad b. Ansys c. Unigraphics d. Pro/Engineering 28.某产品的寿命服从指数分布，若知其失效率λ=0.002，则该产品的平均寿命为 a. 200 b. 1000 c. 500 d. 2000 29.优化设汁的数学模型的基本组成要素是 a. 设计变量，目标函数，约束条件 b. 设计空间，目标函数，约束条件 c. 设计变量，目标函数 d. 设计变量，约束条件 30.当系统中任何—个零件发生故障都会导致整个系统失效，该系统是 a. 串联系统 b. 冗余系统 c. 表决系统 d. 非工作冗余系统 31.平面桁架结构中的杆单元，每个单元中的位移分量个数为 a. 2 b. 3 c. 4 d. 6 32.进行有限元分析时，刚度矩阵中的某元素为Kij。，它的物理意义可表述为 a. 在i自由度方向产生单位位移时，需要在j自由度方向施加的力 b. 在j自由度方向产生单位位移时，需要在i自由度方向施加的力 c. 在i自由度方向产生单位位移时，需要在i自由度方向施加的力 d. 在j自由度方向产生单位位移时，需要在j自由度方向施加的力 33.以下关于函数的梯度的说法不正确的是 a. 函数的梯度是标量 b. 函数值沿梯度方向变化最剧烈 c. 函数的梯度是矢量 d. 求函数的极小值时常沿负梯度方向搜索 34.500只灯泡工作200小时后，发现有30只损坏，此时这批灯泡的存活频率为 a. 0.06 b. 0.94 c. 0.3 d. 0.15 35.F(X)为定义在n维欧氏空间中凸集D上的具有连续二阶偏导数的函数，若H(X)正定，则称F(X)为定义在凸集D上的 a. 凸函数 b. 凹函数 c. 严格凸函数 d. 严格凹函数 36.下列哪一步属于有限元后处理的范畴( ) a. 对变形结果图象化显示 b. 网络的划分 c. 对节点进行自动编码 d. 各节点坐标值确定 37.当零件材料的强度的标准差增加时，零件的可靠度 a. 提高 b. 降低 c. 不变 d. 难以确定 38.F（x）为单值、连续、可微且无约束的一元函数，则在点x=x*处有极大值的充分条件是 a. F'(X*)=0 b. F'(X*)=0 F''(X*)>0 c. F''(X*)=0 d. F'(X*)=0 F''(X*)<0 39.平面刚架结构中的某杆单元局部编码依次对应的总体编码为8,4，则单元刚度矩阵中的元索K84应放入总体刚度矩阵[K]中的第 a. 8行4列 b. 4行8列 c. 10行23列 d. 23行10列 40.函数F（X）为在区间［0，30］内有极小值的单峰函数，进行一维搜索时，取两点12和26，若F（12）>F（26），则缩小后的区间为【】 a. [0,26] b. [12,30] c. [12,26] d. [26,30] 41.对无约束多元非线性目标函数进行优化，当到达最优点附近时，以下方法收敛速度比较快的是【】 a. 0.618法 b. 梯度法 c. 共轭梯度法 d. Powell法 1无约束求取极值的充分条件要求HESSIAN 矩阵的行列式，各阶主子式的值（大于）零。 2.在进行有限元分析时，一般单元的数量越多计算精度越（高），但是这也有一个界限 3.优化问题按目标函数的性质和约束的性质分为无约束优化问题和（有约束）_优化 4.凸规划的任一局部最优解即为（全局最优）解 5.由4个单元串联组成的系统，单元的可靠度分别为：RA=0.9 RB =0.8 RC=0.7 RD=0.6,求系统的可靠度RS=__0.3___ (保留一位小数) 6.__MTBF_（填写英文字母）：可修复产品；相邻两次故障间工作时间的平均时间 7.若Hessian矩阵H(x) __正定__（即H(x) 各阶主子式的值均大于0），则f(x)是定义在Rn 上的严格凸函数。 8.组成系统的所有单元中任一单元的故障就会导致整个系统故障的系统称_ 串联系统__。 9.可靠度是对产品可靠性的概率__度量 10.200 只灯泡工作100 小时后，有20 只损坏，此时这批灯泡的存活频率为_0.9___ 11.电器元件的失效通常服从__指数___ 分布 12.HESSIAN矩阵是由目标函数的_二__ 阶偏导数组成的对称方阵 13.有三个可靠度均为0.9的单元组成的系统并联2/3表决系统的可靠度为_0.972___ 14.早期失效期为递减型；偶然失效期为恒定型；耗损失效期，失效率是_递增型__。 15.__MTTF__（填写英文字母）不可修复产品；从开始使用到发生失效的平均时间 16.零件的_安全度__由可靠度和平均安全系数综合表征 17.可靠度是指产品在规定的条件下和规定的_时间___内，完成规定功能的概率 18.梯度方向是指____函数值____增长最快的方向 19.目标函数、约束函数都是定义在凸集上的凸函数，该优化规划称为__凸规划___ 20.可靠性的统计指标：可靠度、累计失效概率、__失效率_、平均寿命 21.由5 个相同元件组成的串联系统，要求系统的可靠度在0.99 以上，则每个元件的可靠度至少应为_0.998___（保留三维小数） 22.由4个单元并联组成的系统，单元的可靠度分别为：RA=0.9 RB =0.8 RC=0.7 RD=0.6,求系统的可靠度RS=__0.9976_____ (保留四位小数) 23.并行工程(CE)的基本特征: __串行____依赖、并行独立、相互耦合 24.串联系统中各单元的寿命为指数分布时，系统的寿命为__指数___ 分布。 25.系统的可靠性不仅取决于组成系统的零部件的可靠性，还取决于零部件的相互_组合__方式。 26.数据模型是指数据库内部数据的组织形式，常用的数据模型有三种，分别为___层次___型、网络型和关系型。 27.对于较复杂的系统在稳定工作时期的偶然失效时间随机变量一般服从指数分布,在耗损期则近似于___正态分布_____,机械零件的疲劳寿命往往是对数正态分布或威布尔分布。 28.机械产品的设计类型: __开发性____、适应性、变型设计 29.机械现代设计的特点: 科学性、__创造性____、综合性、绿色机器 30._失效率___是工作到某时刻尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的概率 31.0.618 法在选定的单峰区间内不断消去一部分区间，把区间越缩越小，其每次区间缩短率是__相等___ 的 32.梯度是等值线上某点处的法线方向，也是方向导数取最__大___值的方向 33.优化设计的数学模型一般由设计变量、_目标函数___和约束条件三个基本要素组成。 1.按分配原则不同，有哪些分配方法？各自分配原则是什么？系统的可靠分 配 答：（1）系统的可靠度分配方法有：等同分配法、加权分配法和动态规划最优分配法。 （2）（a）等同分配法按系统中各元件（子系统或零部件）的可靠相等的原则进行可靠度分配。 （b）加权分配法按各子系统在整个系统中的重要度以及各子系统的复杂度作为权重的原则来分配可靠度。 （c）动态规划最优分配法可以把系统的成本等因素为最小作为目标函数，而把可靠度不小于某给定值作为约束条件的原则分配可靠度；也可以把系统的可靠度尽可能大作为目标函数分配可靠度。 2.在有限元分析中，对结构划分的单元数是否越多越好？为什么？ 答：不是。 单元的数量取决于要求的精度、单元的尺寸和自由度数。 虽然一般单元的数量越多精度越高，但也有一个界限，超过这个值，精度的提高就不明显。 3.可靠性与可靠度二者在概念上有何区别与联系 ? 答：可靠性是指产品在规定的时间内，在规定的条件下，完成规定功能的能力。可靠度是指产品在规定的时间内，在规定的条件下，完成规定功能的概率。 两者的联系在于，可靠度是对产品可靠性的概率度量。 4.设计数据处理的常用方法有那些？ 答：（1）取整数（2）四舍五入取整（3）按某数的倍数取整（4）取标准值（5）判断两实数是否相等 5.简述求解优化问题的图解法基本步骤 答：图解法的基本步骤是：首先确定设计空间；再作出约束可行域；画出目标函数的一簇等值线；最后根据等值线与可行域的相互关系确定最优点。 6.请简述梯度法和共轭梯度法的特点。 答：梯度法：梯度法又称最速下降法，基本原理是在迭代点附近采用使目标函数值下降最快的负梯度方向作为搜索方向，求目标函数的极小值。特点：迭代计算简单，只需求一阶偏导数，所占的存储单元少，对初始点的要求不高，在接近极小点位置时收敛速度很慢。共轭梯度法：在梯度法靠近极值点收敛速度减慢的情况下，共轭梯度法可以通过构造共轭方向，使其收敛速度加快，具有一次收敛速度，使得计算过程简便，效果又好；在每一步迭代过程中都要构造共轭方向，比较繁琐。 7.若应力与强度服从正态分布，当应力均值μs 与强度均值μr 相等时， 试作图表示两者的干涉情况，并在图上示意失效概率 F. 8.要用薄钢板制造一体积为 5 的汽车货箱（不带上盖），由于运输的货物 长度不能小于 4m ，为了使耗费的钢板最少并减少质量，应如何选取货箱 的长、宽和高。试写出这一优化问题的数学模型。 解：不带盖的货箱表面积(钢板的耗费量与货箱的表面积成正比 优化设计的目标是钢板的耗费量最少 即货箱的表面积S最小) ) S= x1*x2+2（x2*x3+ x1* x3） S 是x1、x2和x3的函数 称为目标函数。 参数X1、X2和X3称为设计变量。 优化设计就是恰当地选择这些参数 设计变量 使货箱表面积S(目标函数 达到最小。选择这些参数受到货箱 x1*x2*x3=5，x ≥4,x ≥0,x ≥0 以上限制设计变量x1、x2、x3的表达式 称为约束条件。 1.已知某零件的工作应力和材料强度均服从正态分布，且应力的均值为 480Mpa, 标准差为 36Mpa ，材料强度的均值为 600 Mpa ，标准差为 78 Mpa ，试确定零件的可靠度。 解：零件的工作应力和材料强度均服从正态分布，且 MPa MPa MPa MPa s s r r 480,36,600,78====μσμσ 22s r s r σ σμμμ+-= ∴39686 .136 784806002 2 =+-= 查表得,该零件的可靠度为:R=0.91924 2.某产品的失效时间服从指数分布 , 其平均寿命为 5000h, 试求其使用 125h 的可靠度和可靠度为 0.8 时的可靠寿命 解： ①∵ R(t)= e λ-t 又∵t = =5000 ∴λ=1/5000 R(125)= e -125/5000= 0.9753 ② ∵ R(t)= e -t/5000=0.8 ∴t=-5000㏑0.8=1115.7h 3. 4个单元组成的并联系统，可靠度分别为RA=0.9 RB =0.8 RC=0.7 RD=0.6,求 RS=? 解：RS=1- ∏(1-Ri) =1- (1-0.9)?(1-0.8) ? (1-0.7) ? (1-0.6) =0.9976 4.有三个可靠度均为0.9的单元组成的系统，试比较纯并联及2/3表决系统的可靠度。 解：纯并联系统可靠度： RS=1- ∏(1-Ri) =1-(1-0.9)3 =1-0.13=0.999 2/3表决系统可靠度为：RS= 3R 2-2R3 =39.0?2?2-0.92=0.972 一般公式：n 中取k 系统的可靠度可按二项式分布计算 R(t)= ∑Pn(i)= ∑Cni Ri Fn-i 5.由三个单元组成的并联系统,若每个单元分配的可靠度相等,即R1 =R2=R3=R,已知系统的可靠度指标Rs=0.99, 试求分配到各个单元的可靠度。 解:∵ RS=1-(1- R1 )(1- R2 )(1- R3 ) = 1-(1- R)3 ∴R= 1-(1- RS)1/3 = 1-(1- 0.99)1/3=0.7845 ∴ R1 =R2=R3=0.7845 6.用梯度法，从起始点 开始，求无约束问题 的最优解。（计算两步） 答（1）求初始点梯度T x x x x x F }42,2{)(1221+--=? T x F }4,0{)()10(=? （2）第一次搜索 4 )()10(=?x F T x F S }1,0{4/)()10()0(-=-?= 2) 0(=a T T T aS x x }2,0{}1,0{2}0,0{)0()0() 1(-=-=+= （3）第二次搜索2)()1(=?x F T x F S }1,0{2/)()1()1(-=-?= 1)1(=a T T T aS x x }2,1{}0,1{2}2,0{)1()1() 2(--=--=+= 7.一组合变换如下，先将图形绕（ 3 ， 4 ）点旋转 60 °，然后放大一倍。试 求该组合变换的变换矩阵；三角形各顶点的坐标为 A （ 10 ， 0 ）、 B （ 10 ， 20 ）、 C （ 0 ， 20 ），试求经过上述变换后三角形各顶点坐标。 答．（1）将图形绕（3，4）点旋转60°的变换矩阵： ??????????--=143010001 1T ??????????????????????-??1430100011000)60cos()60sin(0)60sin()60cos(=????? ? ? ???--1598.09643.405.0866.00866 .05.0 将图形放大一倍 ?? ??? ?????=1000200022T 该组合变换的变换矩阵： ????? ?? ???--=????????????????????--=?=1196.1928 .901732.10732 .11 1000200021598.09643.405.0866 .00866 .05 .021T T T （2）三角形顶点坐标矩阵为： ?? ????????=?1200120101010ABC 变换后三角形的坐标：T ABC C B A ??='''? =??????????-????????? ?1196.1928.901732.10732 .11 1200120101010=?? ??? ?????-1804.18712.241124.36712.141124.16928.19 8.求函数 的Hessian 矩阵，并判别其是否正定 解：(1)??F x x x x x 1 123122=---()() ??F x x x x x 2 231222=---()() ??F x x x x x 3 312322=---()() ??????212 22223 2444F x F x F x ===,, ?????????212213223 222 F x x F x x F x x =-=-=-,, (2) H X ()=------?????? ??? ?422242224 ∵|4|=4>0 (3) 4224120 422 2 4 222 4 160--=>------=> ∴H(X)正定 9. 图解优化问题： s.t. 其中为横坐标，为纵坐标，求最优点和最优值 10 画出此优化问题的目标函数的等值线和约束曲线（ 为横坐标， 为纵坐 标），并确定： （ 1 ）可行域的范围（用阴影线画出）。 （ 2 ）在图中标出无约束最优解 和约束最优解 。 （ 3 ）若再加入等式约束 ，在图中标出约束最优解 。 11 用泰勒展开将函数 在点 简化成二次函数。 解：f (X(1)) = ?3 代入得简化的线性函数： 简化的二次函数： f(X)=3x2?6+6?(x1?1)2=6x12-12x1+3x2 X(1)=[1,1]T 代入线性二次函数都等于-3，与原函数相等。 211(1) 212213690()336x x f X x x ?????? ??+-???==????-+??????12(1)121660120()06600x f X x ??????+?????==????-+????11(1) 221111x x X X x x -??????-=-=??????-?????? [](1)(1)(1)122()()()1303136T f X f X f X X X x x x ???? ≈+?-???? -??=-+??-?? =- 3.用梯度法求下列无约束优化问题：MinF(X)=x12+4x22，设初始点取为X(0)={2,2}T，以梯度模为终止迭代准则，其收敛精度为5。 1)求初始点梯度▽F(X) ▽F(X)={2x1,8x2}T▽F(X(0))={4,16}T (2)第一次搜索 |▽F(X(0))|=16.5,S(0)=- ▽F(X(0))/16.5=-{0.243,0.97}T α(0)=2.157 X(1)=X(0)+α(0)S(0)={1.476,-0.923}T ▽F(x(1))={2.952,-0.738}T |▽F(x(1))|=3.043<5.0 故满足要求，停止迭代。 最优点X*={1.476,-0.0923}T 最优值F(X*)=2.21 4. 5. 6. 用外点法求解约束优化问题： ()()12211221min ..0()0 f X x x s t g X x x g X x =+=-≤=-≤ ， 收敛准则：(1) ()0.10.01k k X X εδ+-≤=，约束容限＝ 解：（1）利用外点法惩罚法构造无约束优化问题 () ( ) 12()22()212121(min ,()() k k k x x X r x x r x x r x +??Φ=?++-+-??可行域内）（可行域外） （2）此例只是为了说明外点法的思路，用微分法求解上述无约束优化问题。 用极值条件求解： 在可行域内：偏导数不可能等于0，即可行域内无极值 在可行域外，令： ()2()11211 ()2122 14()2012()0k k k r x x x r x x r x x x ?Φ =+-+=??Φ =--=? 单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的 序号填在题干的括号内。) 1. f(x)在区间［x 1,x 3］上为单峰函数，x 2为区间中的一点，x 4为利用二次插值法求得的近似极值点，若x 4-x 2＜0,且f(x 4)≥f(x 2)，则新的搜索区间为( D ) A. ［x 1,x 4］ B. ［x 2,x 3］ C. ［x 1,x 2］ D.［x 4,x 3］ 2.对于平面桁架中的杆单元，每个节点在整体坐标系中的位移分量个数为（B ） A1 B2 C3 D4 3.应用四节点等参数单元时，由整体坐标系到自然坐标系单元的映射关系是（C ） A 任意四边形→任意四边形 B 正方形→任意四边形 C 任意四边形→正方形 D 正方形→正方形 4.在任何一个单元内（ D ） A 只有节点符合位移模式 B 只有边界点符合位移模式 C 只有边界点和节点符合位移模式 D 单元内任意点均符合位移模式 4.若强度r 的概率密度函数为f r (r)=λr e r r -λ,则知其分布为（ C ） A 正态分布 B 对数正态分布 C 指数分布 D 威布尔分布 6.标准正态分布的均值和标准离差为（ D ） A μ=1,σ=0 B μ=1,σ=1 C μ=0,σ=0 D μ=0,σ=1 7.若组成系统的诸零件的失效相互独立，但只有某一个零件处于工作状态，当它出现故障后，其它处于待 命状态的零件立即转入工作状态。这种系统称为（ C ） A 串联系统 B 工作冗余系统 C 非工作冗余系统 Dr/n 表决系统 8已知方程组5611327121 2x x x x +=+=??? ()()12，用高斯消元法对式(2)进行向前消元一步运算后，结果为（ C ） A. -=245652x B. x x 122373+= C.-=85252x D. -=-243343 2x 9.Powell 修正算法是一种（ D ） A 一维搜索方法 B 处理约束问题的优化方法 C 利用梯度的无约束优化方法 D 不利用梯度的无约束优化方法 10.某产品的寿命服从指数分布，若知其失效率λ=0.002，则该产品的平均寿命为（C ） A.200 B.1000 C.500 D.2000 11.下列优化方法中，不需计算迭代点一阶导数和二阶导数的是（ B ） A 可行方向法 B 复合形法 C DFP 法 D BFGS 法 11.表示机电设备的一般失效曲线(浴盆曲线)中，偶然失效期的失效密度f(t)服从（ B ） 《现代设计方法》课程习题集 西南科技大学成人、网络教育学院 版权所有 习题 【说明】：本课程《现代设计方法》（编号为09021）共有单选题,计算题,简答题, 填空题等多种试题类型，其中，本习题集中有[ 填空题,单选题]等试题类型未进入。 一、计算题 1. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）。 342)(m in 2+-=x x x f ，给定初始区间[][]3,0,=b a ，取1.0=ε。 2. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次） 32)(m in 2+=x x f ，给定[][],1,2a b =-，取1.0=ε 3. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次） 432+=x )x (f min ，给定[][]40,b ,a =，取10.=ε。 4. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）。 12)(m in 3+-=x x x f ，给定初始区间[][]3,0,=b a ，取5.0=ε 5. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）。 107)(m in 2+-=x x x f ，给定初始区间[][]3,0,=b a ，取1.0=ε 6. 用梯度法求解无约束优化问题： 168)(m in 22221+-+=x x x X f ，取初始点[]T X 1,1)0(= ，计算精度1.0=ε。 7. 用梯度法求解96)(m in 12221+-+=x x x X f ，[]T X 1,1)0(= ，1.0=ε。 8. 用梯度法求解44)(m in 22221+-+=x x x X f ，[]T X 1,1)0(=，1.0=ε 。 9. 用梯度法求解无约束优化问题：1364)(m in 222 121+-+-=x x x x X f ，取初始点[]T X 1,1)0(=，计算精度1.0=ε。 10. 用梯度法求解1212221422)(m in x x x x x X f --+=,[]T X 1,1)0(=，1.0=ε 。（请迭代两次） 11. 有三个可靠度均为0.9的子系统组成的并联系统，试比较纯并联及2/3[G]表决系统的可靠度。 12. 一个由2个子系统组成的系统，其可靠度指标为0.85，试按等同分配法分配子系统的可靠度：（1）组成串联系统，（2）组成并联系统。 13. 已知某零件的应力和强度均呈正态分布，零件强度：MPa 516=δμ（均值），MPa S 2.24=δ（标准差），应力：MPa 378=σμ（均值），Mpa S 5.41=σ（标准差），试计算零件的可靠度与失效概率。 14. 由应力分析表明，某零件所承受的应力是拉应力，可用正态分布来描述，MPa T 3500=μ，标准差MPa S T 400=。该零件在制造过程中所引起的残余应力也可用正态分布来描述，其均值MPa C 1000=μ，标准差MPa S C 150=。由强度分析表明，该零件的强度也服从正态分布，其均值MPa 5000=δμ。现要求出当保证该零件的可靠度不低0.999时，零件强度的标准差的最低值应为多少? 15. 由应力分析表明，某零件所承受的应力是拉应力，可用正态分布来描述，MPa T 3500=μ，标准差MPa S T 400=。该零件在制造过程中所引起的残余应力也可用正态分布来描述，其均值MPa C 1000=μ，标准差MPa S C 150=。由强度分析表明，该零件的强度也服从正态分布，其均值MPa 5000=δμ。现要求出当保证该零件的可靠度不低0.999时，零件强度的标准差的最低值应为多少? 现代设计方法试卷1及答案 一、单项选择题 1.属于无约束优化问题求解算法中的直接法是（ C ） A. 梯度法 B.牛顿法 C.POWELL法 D.变尺度法 2.按类型划分，惩罚函数法属于（ D ） A.一维优化方法 B.无约束优化方法 C.直接法 D.约束优化方法 3.对于只含有不等式约束的优化问题，满足每一个设计约束的设计点，称为 （D） A.边界点 B.非可行点 C.外点 D.内点 4.坐标轮换法以为搜索方向。（C） A.梯度方向 B.共轭方向 C.坐标轴方向 D.负梯度方向 5.一个多元函数F（X）在点X*附近偏导数连续，则该点为极小值点的充分条件是（ B ） A.▽F（X*）=0 B. ▽F（X*）=0,H（X*）正定 C. H（X*）=0 D. ▽F（X*）=0,H（X*）负定 6.在有限元分析中，将构件分割成单元的方法称之为( C ) A.有限化 B.单元化 C.网格化 D.分割化 7.平面问题的弹性矩阵与材料的（ D） A.弹性模量有关，泊松比无关 B.弹性模量无关，泊松比有关 C.弹性模量和泊松比都无关 D.弹性模量和泊松比都有关 8.当零件材料的强度均值小于应力均值时，零件的平均安全系数为n，等效概率为F，则（A ） A.n<1，F>50% B. n>1，F>50% C. n<1，F<50% D. n>1，F<50% 9.串联系统的失效模式大多服从（ D ） A.正态分布 B.对数正态分布 C.指数分布 D.威布分布 10.抽取100只灯泡进行实验，灯泡工作到50小时有12只损坏，工作到70小 时又有20只损坏，从50小时到70小时这段时间内灯泡的平均失效密度为（ C ） A. 0.006 B. 0.004 C. 0.01 D. 0.12 二、填空题 11.单元刚度矩阵具有对称性、 分块 性和奇异性。 12.机电产品零件失效曲线分为三个区域，分别为： 早期失效区域 、正常工 作区域和功能失效区域。 13.函数()223212221+-+=x x x x x F 在点（1，0）处的梯度为 [6,-2]T 。 14.组成并联系统的零件的可靠度与该并联系统的可靠度相比较， 并联系统 的可靠度高。 15.一批产品从投入运行到发生失效的平均时间称为 平均寿命 。 16.可靠度是对产品可靠性的 概率 度量。 17.设某系统由10个零件串连组成，每个零件的可靠度均为0.95，系统的可靠度为 0.599 。 18.根据处理约束条件的方式不同，求解约束优化问题的方法分为 直接法 和间接法。 19.根据是否满足约束条件可以将设计点分为：可行点和 不可行点 。 20.利用目标函数的一阶导数或二阶导数信息构成搜索方向的方法称为 导数法 。 三、名词解释 21、（定义）可靠度：指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率，用R 表示。 22、（定义）失效率：又称故障率，产品工作t 时刻时尚未失效（或故障）的产品，在该时刻 第1章 1.何谓产品生命周期，简述其各个阶段。 产品生命周期（Product Life Cycle），简称PLC，是指产品的市场寿命，即一种新产品从开始进入市场到被市场淘汰的整个过程。PLC分为介绍期（Introduc- tion）、增长期（Growth）、成熟期（Mature）、衰退期（Decline）四个阶段. 2.简述现代设计所指的理论与方法有哪些。 3.简述产品开发的一般流程。 产品基本开发流程的6个阶段： 阶段0，计划：规划经常被作为“零阶段”是因为它先于项目的达成和实际产品开发过程的启动。 阶段1，概念开发：概念开发阶段的主要任务是识别目标市场的需要，产生并评估可替代的产品概念，为进一步开发选择一个概念。 阶段2，系统水平设计：系统水平设计阶段包括产品结构的定义、产品子系统和部件的划分 阶段3，细节设计：细节设计阶段包括产品的所有非标准部件及从供应商处购买的标准部件的尺寸、材料和公差的完整明细表，建立流程计划并为每一个即将在生产系统中制造的部件设计工具。 阶段4，测试和改进：测试和改进阶段包括产品的多个生产前版本的构建和评估。 阶段5，产品推出：在产品推出阶段，使用规划生产系统制造 第2章 1.简述功能分析法的设计步骤。 总功能分析、功能分析、功能元求解、求系统原理、解求最佳系统原理方案。 2. 什么是技术系统？举例说明技术系统应具有的分功能单元。 技术系统所具有的功能，是完成技术过程的根本特性。 从功能的角度分析，技术系统应具有下列能完成不同分功能的单元： ① 作业单元，完成转换工作； ② 动力单元，完成能量的转换、传递与分配； ③ 控制单元，接受、处理和输出控制信息； ④ 检测单元，检测技术系统各种功能的完成情况，反馈给控制单元； ⑤ 结构单元，实现系统各部分的连接与支承 切削加工中心的功能构成 第3章 1. 产品创新的概念是什么？产品创新在哪些诱导机制下完成的，举例说明。 产品创新：新产品在经济领域里的成功运用，包括对现有生产要素进行组合而形成新的产品的活动。全面地讲，产品创新是一个全过程的概念，就包括新产品的研究开发过程，也包括新产品的商业化扩散过程。 产品创新活动常常是在一定的诱导机制下完成的。通常，人们把这些机制归为两类：技术推动和市场拉动。前者是先有技术突破，然后出现创新；后者是先有市场需求，进而引导人们去从事某种创新。技术推动的创新过程可用图3-1表示。 产品创新的市场拉动机制：在有些产业领域，产品创新活动常常在本产业高潮之后才出现，即产业的需求在先，发明创新在后。市场拉动机制可用图3-2来概括。 2. 新产品开发组织和一般管理组织有哪些差异？ 1. 新产品开发工作必须和现有的程序化工作分离，即应单独组织新技术开发、新产品开发等活动，尽量使它们在组织结构上、在权责上与现有的程序化工作发生较少的联系 2.从事新产品开发的组织必须具有充分的决策自主权 图3-1 技术推动的创新过程 现代设计方法模拟试卷 一、单项选择题（本大题共２0小题。每小题１分。共2０分) 1.ＣＡD 一词已经成为世界通用的名词,它是指（ ） A.计算机辅助工程 B ． 计算机辅助设计 C ．计算机辅助制造? D ．计算机辅助工艺规程设计 2．实验测试了自变量为3,4,５,6，７，８时的函数值，现要用抛物线插值法计算５.８处的函数值,选择下列哪组自变量及其对应的函数值进行插值计算较为合理( ） Ａ．3，4，5 Ｂ．４，5,6 C ．5，６,7?Ｄ．6,7,８ 3．设备坐标系的维数一般为（ ） Ａ．一维 B ．二维 C 三维 Ｄ.四维 4.将平面图形沿Ｘ方向平移１０个单位,沿Y 方向平移１5个单位,其坐标变换矩阵为( ） A.??????????11510010001 B.??????? ???--11510010001 Ｃ.???? ? ?????101001500010D ．???? ??????10 10015000 1 5．在三维几何实体的实现模式中，有一种方法其基本思想是：几何实体都是由若干边界外表 面包容而成的,通过定义和全面存储这些边界外表面信息就可以建立实体几何模型,该方法是（ ) A ．ＣSG 法 ? B ．B-rep 法 ?Ｃ.光线投影法? D.扫描表示法 6．若函数Ｆ(x)在Dl 上具有连续二阶导数（Ｄ是Dl 内部的凸集),则F(ｘ)为D 上的凸函数的充分必要条件是F （x)的H ｅss ｉａn 矩阵( ) Ａ.半正定?B ．正定?C.半负定 D ．负定 7．编码裁剪法(C ｏｈe ｎ-Sutherland 法)中，某点在窗口右方,则其代码应为( ） A.００01 B ．0010 C.0１０0 D.100０ ８．在单峰搜索区间[x 1,x 3］(ｘ１ 第二章 《优化设计》测试 一、单项选择题（每题1分，共20分） 1.试判别矩阵1111???? ? ?，它是（ ） A.单位矩阵 B.正定矩阵 C.负定矩阵 D.不定矩阵 2.约束极值点的库恩—塔克条件为：-?= ?=∑F X g X i i q i ()()* * λ1 ，当约束函数是g i (X)≤0和λi >0时，则q 应为（ ） A.等式约束数目 B.不等式约束数目 C.起作用的等式约束数目 D.起作用的不等式约束数目 3. F （X ）为定义在n 维欧氏空间中凸集D 上的具有连续二阶偏导数的函数，若H(X)正定，则称F(X)为定义在凸集D 上的( ) A.凸函数 B.凹函数 C.严格凸函数 D.严格凹函数 4.在用0.618法求函数极小值的迭代运算中，a 1,b 1为搜索区间［a,b ］中的两点，函数值分别记为F 1,F 2。已知F 2>F 1。在下次搜索区间中，应作如下符号置换( )。 A.a →a 1, a 1→b 1, F 1→F 2 B.a 1→a, b 1→a 1, F 2→F 1 C.b →b 1, b 1→a 1, F 2→F 1 D.b 1→b, a 1→b 1, F 1→F 2 5.下列优化方法中，不需计算迭代点一阶导数和二阶导数的是（ ） A. 可行方向法 B. 复合形法 C. DFP 法 D. BFGS 法 6.n 元函数F(X)在点X 处梯度的模为( )。 A.|?F|= n 21x F x F x F ??+?????+?? B.|?F|=n 21x F x F x F ??+ ?????+?? C.|?F|=2n 2221)x F ()x F ()x F ( ??+?????+?? D.|?F|=2 n 2221)x F ()x F ()x F (??+?????+?? 7.内点罚函数Φ(X,r (k))=F(X)-r (k) 1 01g X g X u u u m () ,(())≤=∑，在其无约束极值点X ·(r (k))逼近原目标函数的约束最优点时，惩罚项中（ ） A. r (k)趋向零， 11 g X u u m ()=∑ 不趋向零 B. r (k)趋向零，1 1g X u u m ()=∑ 趋向零 C. r (k) 不趋向零， 11 g X u u m ()=∑ 趋向零 D. r (k)不趋向零，11g X u u m ()=∑ 不趋向零 7.0.618法在迭代运算的过程中，区间的缩短率是（ ） A.不变的 B.任意变化的 C.逐渐变大 D.逐渐变小 8.F(X)在区间［x 1,x 3］上为单峰函数，x 2为区间中一点，x 4为利用二次插值法公式求得的近似极值点。如 x 4-x 2>0,且F(x 4)>F(x 2)，那么为求F(X)的极小值，x 4点在下一次搜索区间内将作为( )。 A.x 1 B.x 2 C.x 3 D.x 4 9.已知函数F(X)=2221x x 2+-x 1x 2+1，则其Hessian 矩阵是( )。 A.?? ????--2114 B.?? ????--1214 C.???? ??--1412 D.? ? ????2114 10.已知二元二次型函数F(X)=AX X 21 T ，其中A=?? ??? ?4221 ，则该二次型是( )的。 A.正定 B.负定 C.不定 D.半正定 11.已知函数F(X)=-122212 1x 2x x x 2x 2+-+，判断其驻点(1，1)是( )。 A.最小点 B.极小点 C.极大点 D.最大点 12.对于目标函数F(X)受约束于g u (X)≥0(u=1,2,…，m)的最优化设计问题，外点法惩罚函数的表达式是（ ） A. Φ(X,M (k) )=F(X)+M (k) {max[(),]} ,()g X M u u m k 012 =∑为递增正数序列 B.Φ(X,M (k))=F(X)+M (k) {max[(),]},()g X M u u m k 012=∑为递减正数序列 C. Φ(X,M (k) )=F(X)+M (k) {min[(),]},()g x M u u m k 012=∑为递增正数序列 D. Φ(X,M (k))=F(X)+M (k) {min[(),]},()g x M u u m k 01 2=∑为递减正数序列 13.在约束优化方法中，容易处理含等式约束条件的优化设计方法是（ ） A.可行方向法 B.复合形法 C.内点罚函数法 D.外点罚函数法 14.对于二次函数F(X)=1 2 X T AX+b T X+c,若X *为其驻点，则▽F(X *)为（ ） A.零 B.无穷大 C.正值 D.负值 15.已知F(X)=(x 1-2)2+x 22,则在点X (0)=00???? ?? 处的梯度为（ ） A.?=?????? F X ()()000 B.?=-?????? F X ()()020 C.?=?????? F X ()()040 D.?=-??? ??? F X ()()040 16.Powell 修正算法是一种（ ） A.一维搜索方法 B.处理约束问题的优化方法 C.利用梯度的无约束优化方法 D.不利用梯度的无约束优化方法 17.下列离散优化方法中，最简便、最容易处理离散型变量的是( )。 A.凑整法 B.离散规划法 C.自适应随机搜索法 D.离散性惩罚函数法 18．函数F （X ）为在区间［10，20］内有极小值的单峰函数，进行一维搜索时，取两点13和16，若F （13） 《现代机械设计方法学》实验报告 班级： 学号： 姓名： 成绩： 实验一、有限元分析 （一）目的： 1、初步掌握有限元软件分析力学问题的过程，包括几何建模、网格划分等前处理功能，掌握各种计算结果的阅读。 2、掌握材料数据、载荷、约束的添加方法。 （二）要求：学生独立完成一个算例的有限元分析，并阅读其计算结果，提交一个算例的分析报告。 （三）计算实例 1、问题的描述 为了考察铆钉在冲压时，发生多大的变形，对铆钉进行分析。 铆钉圆柱高：10mm 铆钉圆柱外径：6mm 铆钉下端球径：15mm 弹性模量：2.06E11 泊松比：0.3 铆钉材料的应力应变关系如下： 应变0.003 0.005 0.007 0.009 0.011 0.02 0.2 618 1128 1317 1466 1510 1600 1610 应力 /Mpa 1、有限元模型。 3、应力云图，可选主应力或σx、σy、τxy、V on Mises应力、Tresca应力之一输出结果图片，指明你所选的应力的最大值及其位置。 （三）思考题： 1、如果要提高边界处计算精度，一般应如何处理？ 答：在边界处划分网格 2、有限元网格划分时应注意哪些问题？ 答：选取的时候要将编号显示出来，这样就可以更好的选择，网格尽可能的小，这样结果就越准确。 实验二、优化实验 （一）目的： 初步掌握利用ANSYS软件或MATLAB软件对问题进行分析。 （二）要求： 学生独立完成一个算例的分析，并给出算例的计算结果。。 （三）算例 1.实际问题 梁的形状优化，优化目的是使梁的体积最小，同时要求梁上的最大应力不 超过30000psi，梁的最大挠度不大于0.5in,沿长度方向梁的厚度可以变化，但梁端头的厚度为定值t，采用对称建模。 使用两种方法进行优化，两种方法优化结果。 子问题近视法目标ANSYS 百分比（TVOL）体积in3 3.60 3.62 1.004 （DEFL）挠度max in 0.500 0.499 0.998 (STRS)应力max,psi 30000 29740 0.991 第一阶法目标ANSYS 百分比（TVOL）体积in3 3.6 3.61 1.003 （DEFL）挠度max in 0.5 0.5 1.001 STRS)应力max,psi 30000 29768 0.992 考试科目:《现代设计方法》（总分100分） 时间：90分钟 __________学习中心（教学点）批次：层次： 专业：学号：身份证号： 姓名：得分： 一、单项选择题（每小题1.5分，共27分） 1.对于平面桁架中的杆单元，每个节点在整体坐标系中的位移分量个数为（）A．1 B．2 C．3 D．4 2.机电产品的平均失效率 (t)，它表征了该产品工作到t时刻后（） A．单位时刻内发生失效的概率 B．单位时刻内发生失效的产品数 C．的累积失效数与受试产品总数之比 D．的累积失效数与仍正常工作的产品数之比 3.应用四节点等参数单元时，由整体坐标系到自然坐标系单元的映射关系是（）A．任意四边形→任意四边形 B．正方形→任意四边形 C．任意四边形→正方形 D．正方形→正方形 4.图示弹簧系统的总体刚度矩阵为（） 5.现抽出60个产品进行可靠性试验，记录的数据如下表： 时间t (小时) 50 100 150 200 250 失效数?N f（个） 3 2 4 3 1 累积失效数N f（个） 3 5 9 12 13 仍正常工作数N S（个）57 55 51 48 47 则该产品的存活频率(200)为（） A．0.00125 B．0.8 C．0.001 D．0.2 6.轴对称问题中，值等于零的应变是（） A．γrθB．γrz C．εθD．εr 7.在任何一个单元内（） A．只有节点符合位移模式 B．只有边界点符合位移模式 C．只有边界点和节点符合位移模式 D．单元内任意点均符合位移模式 8.表示机电设备的一般失效曲线(浴盆曲线)中，偶然失效期的失效密度f(t)服从（）A．威布尔分布B．指数分布C．正态分布D．泊松分布 9.若强度r的概率密度函数为fr(r)=λr e r r -λ,则知其分布为（） 全国2011年7月高等教育自学考试考前练习题 现代设计方法 （课程代码：02200） 一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 1．数字化仪在早期CAD 作业中经常使用，它是一种（ ） A ．输入设备 B ．输出设备 C ．存储设备 D ．绘图设备 2．滚筒式绘图仪一般采用插补原理进行绘图，但在绘图过程中有时不需要插补。绘制以下方向的线段时需要插补的是（ D ） A ．X 方向线段 B ．Y 方向线段 C ．±45o 方向线段 D ．一般方向线段 3．在采用Cohen —Sutherland 编码裁剪算法剪裁线段时，如果一条线段跨越两个区，则当其两端点编码的逻辑乘为零时，则该线段( ) A ．全部可见 B ．全部不可见 C ．部分可见 D ．不确定 4．在消隐处理中，当进行平面可见性测试时，若平面的法线矢量和视线矢量的夹角大于90o ，则该面（ ） A ．可见 B ．不可见 C ．部分可见 D ．不确定 5．一逐行扫描光栅显示器的水平扫描频率为15600H Z ，垂直扫描频率为50H Z ，则该显示器（ ） A ．水平方向有15600个像素点 B ．垂直方向有312条水平扫描线 C ．一条水平扫描线上有312个像素点 D ．垂直方向上有50条扫描线 6．F （x ）为单值、连续、可微且无约束的一元函数，则在点x=x * 处有极大值的充分条件是（ ） A ．0)(='* X F B ．0)(0)(>''='** X F X F C ．0)(=''*X F D ．0)(0 )(<''='** X F X F 7．外点罚函数法的特点是（ ） A ．适合处理等式约束的最优化问题 B ．探索过程在可行域内进行 C ．适合处理不等式约束的最优化问题 D ．需要先求出初始内点 8．在单峰搜索区间[a ，b]内任取两点a 1、a 2，若函数值F(a 1)=F(a 2)，则缩小后的区间为（ ） A ．[a ，a 1] B ．[a 1，b] C ．[a 1，a 2] D ．[a ，a 2] 9．以下关于函数的梯度的说法不正确的是（ ） A ．函数的梯度是标量 B ．函数值沿梯度方向变化最剧烈 C ．函数的梯度是矢量 D ．求函数的极小值时常沿负梯度方向搜索 10．多元函数F(x)在点X * 附近一阶偏导数连续，则该点为极大值点的充分条件为（ ） A ．F （x * ）=0 B ． F （x *）=0，H （x *）正定 C ．F （x * ）=0 D ． F （x * ）=0，H （x * ）负定 11．平面桁架结构中，某单元局部编码依次对应的总体编码为8，6，则单元则度矩阵中的元素 k 34应放入总体刚度矩阵[K]中的（ ） A ．16行15列 B ．11行12列 C ．12行16列 D ．11行15列 12．平面三解形单元的刚度矩阵阶数为（ ） A ．2×2 B ．3×3 C ．4×4 D ．6×6 13．平面刚架结构中的杆单元，单元中的位移分量个数为（ ） A ．3 B ．6 C ．9 D ．12 14．平面问题的弹性矩阵与材料的（ ） A ．弹性模量和硬度有关 B ．弹性模量和泊松比有关 C ．弹性模量和强度有关 D ．强度和泊松比有关 15．若把平面应力问题的弹性矩阵改成平面应变问题的弹性矩阵，只需将（ ）E /（12 μ-） μ- A ．E 换成E /（1μ-），μ换成μ/（1μ-） B ．E 换成E /（12 μ-），μ换成μ（12 μ-） C ．E 换成E /（12μ-），换成μ/（1μ-） 浙江省1月自学考试现代设计方法试题及答案 浙江省 1月自学考试现代设计方法试题 课程代码：09323 一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共30分) 1.对第Ⅱ象限中的一个点P 实施-?????? ? ???100010001坐标变换，则变换后P 点位于( ) A.Ⅰ象限 B.Ⅱ象限 C.Ⅲ象限 D.Ⅳ象限 2.滚筒式绘图仪上来自x 方向的脉冲信号使得( ) A.抬笔或落笔 B.笔架左右移动 C.滚筒带动图纸移动 D.停机和开机 3.图形变换矩阵T= 200020001??????? ???,则变换后的图形是原来的( ) A.2倍 B.1倍 C.3倍 D.4倍 4.扫描仪与主机接口，常见接口为( ) A.并行 B.RS-232 C.SCSI D.通信 5.用来定义用户在二维平面或三维世界中的物体，并符合右手定则的直角坐标系是( ) A.设备坐标系 B.世界坐标系 C.物理坐标系 D.规格化坐标系 6.CAD 支撑软件是在CAD 系统中，支撑( )进行CAD 工作的实用性功能软件。 A.用户 B.硬件 C.绘图机 D.打印机 7.对单凸物体进行面可见性测试，当外法线矢量N 和视线矢量S 的夹角( )时，面为可见的。 A.小于60° B.小于90° C.大于90° D.大于60° 8.数据库不但能为多个用户服务，而且能同时被多个用户使用，这种共享是( ) A.自动化的 B.并发的 C.智能化的 D.较大冗余的 9.标准件的图形构成分为4个层次，其中最基本的通用几何元素( ) A.G 类构件 B.K 类构件 C.B 类构件 D.A 类构件 10.在透视投影变换中，斜透视有( )个主灭点。 A.1 B.2 C.3 D.4 11.判断矩阵2014-???? ? ?，它应是( ) A.负定矩阵 B.正定矩阵 C.不定矩阵 D.对称矩阵 四川自考《现代设计方法》习题 一、单选题 1. 在CAD使用中，为了方便定义图形通常采用不同坐标系，在以下坐标系中，坐标系的定义域是连续且无界的是（A） A.世界坐标系 B.显示器坐标系 C.规格化设备坐标系 D.绘图仪坐标系 2.工程数据处理中，使用线性插值法完成（A ） A.一元插值 B.二元插值 C.曲线拟合 D.曲线绘制 3.三维几何造型是CAD中的一种（A ） A.图形处理技术 B.工程分析技术 C.文档处理技术 D.软件设计技术 4. CAD系统中，支撑用户进行CAD工作的通用性功能软件是（B ） A.系统软件 B.支撑软件 C.专用操作软件 D.专用应用软件 5.若在CAD系统中，固定窗口参数，同时缩小视区高度和宽度，则视图内图形（B ） A.比例增大 B.比例缩小 C.左右移动 D.上下移动 6. CAD系统中不是按其描述和存储内容的特征划分的几何模型（D ） A.线框几何模型 B.表面几何模型 C.实体几何模型 D.曲面几何模型 7.世界坐标系、设备坐标系、规格化坐标系的转换关系是（C ） A．WC→DC→NDC B．NDC→DC→WC C．WC→NDC→DC D ．DC →WC →NDC 8. 参数化绘图在定义图形时关键是利用了图形的（ A ） A ．相似性 B ．多样性 C ．个别性 D ．特殊性 9. 下列设备不属于CAD 作业输入设备的，有（ A ） A ．绘图仪 B ．键盘 C ．数字化仪 D ．光笔 10. 为使窗口—视区变换后的图形在视区中输出而不失真，则（ C ） A ．yb xl W W =yb xl V V B ．yt xr W W =yt xr V V C ．yb yt xl xr W W W W --=yb yt xl xr V V V V -- D ．yt xr yb xl V V W W --=yt xr yb xl W W V W -- 11. 平面问题的弹性矩阵与材料的（ D ） A.弹性模量有关，泊松比无关 B.弹性模量无关，泊松比有关 C.弹性模量和泊松比都无关 D.弹性模量和泊松比都有关 12. 三维图形变换矩阵????????????=s n m l r j i h q f e d p c b a T ，中l 表示产生的（D ） A.比例变换 B.对称变换 C.错切变换 D.平移变换 13. 二维图形比例变换矩阵中?? ????=d a T 00，可有（C ） A.a=0,d=1 B. a=1,d=0 C. a=d=1 D. a=d=0 14. 已知变换矩阵???? ??????=100020001T ，则图形将在（ B ） A ．X 方向放大2倍 B ．Y 方向放大2倍 C ．X 方向平移2 D ．Y 方向平移 2 现代设计方法思考题和练习题 一、有限元部分 思考题 1 有限单元法中离散的含义是什么?有限单元法是如何将具有无限自由度的连续介质问题转变成有限自由度问题? 2 位移有限单元法的标准化程式是怎样的? 3 什么叫做节点力和节点载荷?两者有什么不同?为什么应该保留节点力的概念? 4 单元刚度矩阵和整体刚度矩阵各有哪些性质?单元刚度系数和整体刚度系数的物理意义是什么?两者有何区别? 5 减少问题自由度的措施有哪些?各自的基本概念如何? 6 构造单元函数应遵循哪些原则？ 7 在对三角形单元节点排序时，通常需按逆时针方向进行，为什么？ 8采用有限元分析弹性体应力与变形问题有哪些特点和主要问题？ 9 启动ANSYS一般需几个步骤?每一步完成哪些工作? 10 进入ANSYS后,图形用户界面分几个功能区域?每个区域作用是什么? 11 ANSYS提供多种坐标系供用户选择,主要介绍的6种坐标系的主要作用各是什么? 12工作平面是真实存在的平面吗?怎么样理解工作平面的概念和作用?它和坐标系的关系是怎样的? 13 如何区分有限元模型和实体模型? 14网格划分的一般步骤是什么? 15单元属性的定义都有什么内容?如何实现?如何实现单元属性的分配操作? 16自由网格划分、映射网格划分和扫掠网格划分一般适用于什么情况的网络划分?使用过程中各需要注意什么问题? 17如何实现网格的局部细化?相关高级参数如何控制? 18负载是如何定义和分类? 19在有限元模型上加载时,节点自由度的约束有几种?如何实现节点载荷的施加? 20与有限元模型加载相比,实体模型加载有何优缺点?如何实现在点、线和面上载荷的施加? 21 ANSYS提供的两种后处理器分别适合查看模型的什么计算结果? 22使用POST1后处理器,如何实现变形图、等值线图的绘制? 习题 试用ANSYS应用程序计算下列各题： 1. 如习题图2-1，框架结构由长为1米的两根梁组成，各部分受力如图表明， μ，求各节点的力及力矩，节点位移。 ? =，0.32 E11 .2 pa 10 01 = 贵州大学机械与自动化学院普通硕士研究生 《现代设计方法》考试试题 姓名：专业：研究方向：成绩： 一、填空题(每题1分,共15分) 1、现代设计所指的新兴理论与方法包括（现代设计方法学、计算机辅助设计技术、可信性设计技术）等等。 2、优化设计是(以数学规划理论为基础，以计算机为工具，优化设计参数)的一种现代设计方法。 3、功能设计法的基本过程包括（任务抽象、功能分解、功能载体、载体组合、方案评价）。 4、功能分解的常用方法有（按解决问题的因—果关系，或手段—目的关系分解；、按产品工艺过程的空间顺序或时间顺序分解；）。 5、解决供求矛盾的措施有（互换性原理、组合机床、系列化、通用化、标准化）。 6、模块化设计可分类成（横系列模块化、纵系列模块化、跨系列、全系列模块化、跨类模块化）。 7、模块的划分将影响（模块通用性、产品性能、产品外观、产品成本）。 8、遗传算法是一种（模拟生物进化过程）的搜索算法。 9、遗传算法最常用和基本的选择方法（选择算子）是（适应度比例选择）。 10、遗传算法中采用罚函数法的目的是（对违背约束条件的情况给予惩罚，并将此惩罚体现在目标函数设计中。2.2）。 11、遗传算法常用的编码方法有(二进制编码二进制编码方法、格雷码编码方法、实数编码、多参数级联编码)等等。 12、神经网络的样本数据应包括（训练样本数据和检验样本数据）。 13、当神经网络的样本数据不在[0～1]范围内时，应对数据进行（归一化）处理。 14、前馈型人工神经网络包括（1、线性阈值单元组成的前馈网络2、非线性单元组成的前馈网络输入层、隐层和输出层）3章。 15、神经网络的学习规则有（Hebb学习规则、感知器（perceptron）学习规则、Delta学习规则、 现代设计方法试题 一、单项选择题(本大题共20小题。每小题1分。共20分) 1．CAD 一词已经成为世界通用的名词，它是指（ A ） A ．计算机辅助工程 B ．计算机辅助制造 C 计算机辅助设计 D ．计算机辅助工艺规程设计 2．实验测试了自变量为3，4，5，6，7，8时的函数值，现要用抛物线插值法计算处的函数值，选择下列哪组自变量及其对应的函数值进行插值计算较为合理（ C ） A ．3，4，5 B ．4，5，6 C ．5，6，7 D ．6，7，8 3．设备坐标系的维数一般为（ B ） A ．一维 B ．二维 C 三维 D ．四维 4．将平面图形沿X 方向平移10个单位，沿Y 方向平移15个单位，其坐标变换矩阵为（ A ） A ．??????? ???11510010001 B ．??????????--11510010001 C ．???? ? ?????101001500010D ．???? ??????10 10015000 1 5．在消阴处理中，进行极大／极小检验，如果两个物体的投影不满足极大／极小条件，则两个物体之间（ D ） A ．相互完全遮挡 B ．部分相互遮挡 C ．相互不遮挡 D ．遮挡关系不确定 6．若函数F(x)在Dl 上具有连续二阶导数(D 是Dl 内部的凸集)，则F(x)为D 上的凸函数的充分必要条件是F(x)的Hessian 矩阵（ C ） A ．半正定 B ．正定 C ．半负定 D ．负定 7．对约束优化问题，设计变量的选择（ C ） A ．可以在可行域中 B ．不允许在可行域中 C ．只允许在可行域中 D ．不一定在可行域中 8．要将一个有约束问题的求解转化为一系列无约束问题的求解，可以选择（ C ） A ．复合形法 B ．简约梯度法 C ．罚函数法 D ．共轭梯度法 9．在解决线性规划问题时，首选的优化方法为（ B ） A ．外点罚函数法 B ．单纯形法 C ．拟牛顿法 D ．变尺度法 10．当目标函势沩凸函数，约『束函彭嘣黜函数时，K —T 条件是约束优化问题取得极值的（ D ） A ．必要条件 B ．充分条件 C ．一般条件 D ．充分必要条件 11．有限元分析中，下列单元属于二维单元的是（ D ） A ．六面体单元 B ．四面体单元 C ．杆单元 D ．三角形单元 12．用有限元方法求解问题获得的解属于（ A ） A ．近似解 B ．精确解 C ．解析解 D ．半解析解 13．采用杆单元进行平面刚架有限元分析，杆单元的一端具有（ B ） A ．两个自由度 B ．三个自由度 C ．四个自由度 D ．六个自由度 14．某刚架单元两节点对应的总体编码为5和3，则局部座标系下的单元刚度系数k 在总体刚度矩阵中的位置为（ D ） A ．第5行第3列 B ．第14行第3列 C ．第5行第14列 D ．第14行第14列 1 5．在平面应变问题中，沿轴线方向（ C ） A ．应变、应力都为零 B ．应力为零，但应变不为零 C ．应变为零，但应力不为零 D ．应变、应力都不为零 16．若产品的平均寿命等于失效率的倒数则产品的寿命服从（ C ） A ．正态分布 B ．泊松分布 C ．指数分布 D ．二项分布 17．在平均安全系数不变的情况下，由于强度(或应力)的分散度增大会使零件的可靠度（ A ） A ．降低 B ．提高 C ．不变 D ．无法确定 18．当系统中任何—个零件发生故障都会导致整个系统失效，该系统是（ A ） A ．串联系统 B ．冗余系统 C ．表决系统 D ．非工作冗余系统 19．并联系统的可靠度比组成该系统的零件的可靠度（ B ） A ．底 B ．高 C ．相等 D ．不确定 20．产品工作到t 时刻后的单位时间内发生失效的概率称为（ D ） A ．平均寿命 B ．平均失效密度 C ．平均可靠度 D ．平均失效率 二、多项选择题(本大题共5小题。每小题2分．共10分) 21．下列设备属于CAD 的输入设备的，有（ BCE ） A ．显示器 B ．扫描仪 C ．键盘 D ．绘图仪 E ．光笔 22．通过矩形窗口与矩形视区的匹配，可以实现图形的（ ABD ） A ．放大 B ．缩小 C ．锗切 D ．摇视 E 平移 23．下列方法中属于利用目标函数的导数构造搜索方向的优化方法有（ BE ） A ．坐标轮换法 B ．梯度法 C ．单纯形 D ．Powell 法 E ．变尺度法 24．单元刚度矩阵具有（ ACE ） A ．奇异性 B ．正定性 C ．分块性 D ．稀疏性 E ．对称性现代设计方法习题答案
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