现代设计方法复习题
一、选择题
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．CAD 系统中不是按其存储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
3．在单峰搜索区间[x1, x3](x1 x2>x4，并且函数F(x4)>F(x2)，则取新区间为 【 D 】 A. [x1, x4] B. [x2, x3] C. [x1, x2] D. [x4, x3] 4. 函数F(X)为在区间［10，30］有极小值的单峰函数，进行一维搜索时，取两点15和20， 若F(15) A ．［15，20］ B ．［10，20］ C ．［20，30］ D ．［15，30］ 5. 一个多元函数F(x )在点x *附近偏导数连续，则该点为极小点的充分条件是 【 B 】 A.0*)(=?x F B.0*)(=?x F ，H(x *)正定 C. H(x *)＝0 D.0*)(=?x F ，H(x *)负定 6. 求解无约束优化问题的算法不包括 【 D 】 A ．梯度法 B ．鲍威尔法 C ．变尺度法 D ．罚函数法 7. 梯度法与变尺度法所具有的收敛性分别为 【C 】 A ．一次收敛性．一次收敛性 B ．二次收敛性．二次收敛性 C ．一次收敛性．二次收敛性 D ．二次收敛性．一次收敛性 8. 函数222),(13 23121+-+=x x x x x F 在点T x }1,1{=处的梯度是 【A 】 A.T }3,4{ B.T }1,8{ C.T }12,1{ D.T }12,4{ 9.设F(X)为区间(0,3)上的单峰函数，且F(1)=2、F(2)=2.5，则可将搜索区间(0,3)缩小为 【A 】 A ．(0,2) B ．(1,2) C ．(2,3) D ．(1, 3) 10. 以下因素对有限元分析的结果的精度没有影响的是 【C 】 A.单元的尺寸 B.单元的类型 C.计算机的速度 D.计算机位数 11．关对于 n 维正定二次函数，沿一组共轭方向依次作一维搜索，当达到极值点时，最多 需要搜索 【 B 】 A ．n ＋1 次 B ．n 次 C ．n －1次 D ．2n 次 12．设试验数为N 0，累积失效数为N f (t)，仍正常工作数N s (t)，则存活频率是指 【B 】 A ．0) (N t N f B ．0)(N t N s C ．)()(t N t N f s D ．) ()(t N t N s f 13．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 14．设X =(X 1, X 2,…, X n )，R n 为维欧氏空间，则下述正确的是 【A 】 A ．设计空间是 n 维欧氏空间R n B ．设计空间是 n 维欧氏空间R n 中落在可行域的部分 C ．设计变量在具体设计问题中的迭代值是唯一的 D ．设计变量是指设计对象中用到的所有变量 15．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 16．标准正态分布是定义为 【C 】 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 17．设计体积450cm 3的圆柱形包装盒，按用料最省的原则要确定其高度H 和直径D ，其设计 变量是 【B 】 A.重量 B.直径 C.面积 D.体积 18．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 19. 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 20．N 台具有相同可靠度为R 的设备组成系统，恰好有r 台设备失效时系统的可靠度为 【C 】 A ．RS ＝∑=--r i r r n r n R R C )1( B ．RS ＝∑=--n i r r n r n R R C 0)1( C ．RS ＝r r n r n R R C )1(-- D ．RS ＝∑=---r i r r n r n R R C 0)1(1 21．三维几何造型是CAD 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 22．下列设备不属于CAD 作业输出设备的，有 【D 】 A ．打印机 B ．绘图仪 C ．显示器 D ．光笔 23．三维图形变换矩阵????? ???????=s n m l r j i h q f e d p c b a T 中，[l m n ]表示产生 【D 】 A ．比例变换 B ．对称变换 C ．错切变换 D ．平移变换 24．对于一个无约束优化问题，若其一阶、二阶偏导数易计算，且计算变量不多(n≤20)，宜选用的优化方法是 【A 】 A.拟牛顿法 B.变尺度法 C.0.618法 D.二次插值法 25．在单峰搜索区间[x 1, x 3](x 1 A. [x1, x4] B. [x2, x3] C. [x1, x2] D. [x4, x3] 26. 一个多元函数F(X)在点x*附近偏导数连续，则该点为极大点的充分条件是【D 】 A.0*)(=?x F B.0*)(=?x F ，H(x*)正定 C.H(x*)＝0 D.0*)(=?x F ，H(x*)负定 27. 下列特性中，梯度法不具有的是 【 A 】 A.二次收敛性 B.要计算一阶偏导数 C.对初始点的要求不高 D.只利用目标函数的一阶偏导数值构成搜索方向 28. 函数222),(13 23121+-+=x x x x x F 在点T x }1,1{=处的梯度是 【A 】 A.T }6,1{ B.T }1,6{ C.T }12,1{ D.T }4,1{ 29. 正态分布中的标准差是 【B 】 A. 表征随机变量分布的集中趋势 B. 表征随机变量分布的离散程度 C.决定正态分布曲线的位置 D.影响正态分布曲线的对称性 30.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 31．若知某产品的失效密度f(t)，则其平均寿命T 可表为 【D 】 A.?t dt t f 0)( B.?∞t dt t f )( C.?∞t dt t f t f )()( D.?∞ 0)(dt t tf 32．对于 n 维正定二次函数，沿一组共轭方向依次作一维搜索，当达到极值点时，最多需要搜索 【B 】 A ． n ＋1 次 B ．n 次 C ．n －1次 D ．2n 次 33．以下因素对有限元分析的结果的精度没有影响的是 【C 】 A.单元的尺寸 B.单元的类型 C.计算机的速度 D.计算机位数 34．某多元函数值在X (k)点满足?F(X (k))＝0，则X (k) 为 【 C 】 A ．鞍点 B ．极大值点 C ．极小值点 D ．无法判断 35．求f(x 1,x 2)＝2x 12-8x 1+2x 22 -4x 2+20的极值及极值点。 【B 】 A. x*=[1，1]T 12 B. x*=[2，1]T 10 C. x*=[2，2]T 12 D. x*=[1，0]T 14 36．若在CAD 系统中，固定窗口参数，同时缩小视区高度和宽度，则视图图形 【B 】 A.比例增大 B.比例缩小 C.左右移动 D.上下移动 37．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 【C 】 A.200 B.1000 C.500 D.2000 T=1/λ 38．由三个相同的元件组成的并联系统，系统正常工作的条件是至少有两个元件处于正常工作状态，每个元件的可靠度为R=0.9，则系统的可靠度为 【A 】 A.0.972 B.0.99 C.0.999 D.0.9997 39．按照强度－应力(r -s)干涉理论)(22s r s r u σσμμ+-=，不能提高零件可靠度的措施为 【B 】 A ．减少零件应力的标准差 B ．增大材料强度的标准差 B ． 减少材料强度的标准差 D ．降低零件应力的均值 40. 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 二、填空题 1. 窗口是定义在 世界/用户 坐标系中的矩形区域。 2. 约束条件可分为边界约束和 性能约束 两类。 3. 当有两个设计变量时，目标函数与设计变量之间的关系是三维空间中的一个曲面。 4. 设F(X)是区间[a,b]上的单峰函数，a1、a2(a1＜a2)该区间的点，且有F(a1)>F(a2)，则可将区间缩小为 [a,a2] 。 5. 有限元法在工程应用中主要解决的三类问题的是平衡或稳态问题 ，特征值问题, 瞬态问题。 6. 优化设计问题数学模型的三要素是目标函数、设计变量和约束条件。 7．窗口是定义在用户坐标系中确定显示容 的矩形区域。 8．可靠度是对产品可靠性的 概率 度量。 9. 某产品的寿命T 服从指数分布，且平均寿命T ＝100小时，则T 的概率密度函数为 100100 1)(t e t f -= 。 10. 最优化问题，按是否包含有约束条件分右分为 无约束优化问题和约束优化问题 。 11. 可靠性设计的容包括可靠性预测、 可靠性分配。 12. 在单峰搜索区间[a,b]，任取两个试算点a1，a2(a1 F(a2)，则缩小后的区间为 [a1, a] 。 13. 常用的一维最优化方法有黄金分割法和 二次插值法 。 14. 正态分布曲线与横坐标轴间围成的总面积恒等于 1 。 15. 偏导数、方向导数都是研究某点沿给定方向的 变化率 。 16．负梯度方向 是函数下降最快的方向呢。 17．单元刚度矩阵具有对称性、 分块 性和奇异性。 18. 约束条件的作用是 对设计变量的取值加以限制 。 三、简答题 1．请简述下降迭代算法构成的基本步骤。 答：1）给定一个初始点X (0)和收敛精度ε(2分) 2）选取一个搜索方向S (k) (2分) 3）确定步长因子a k ，按)0()0()1(S X X α+=得到新的迭代点(3分) 4）收敛判断：若X (k+1)满足收敛精度，则以X (k+1)作为最优点，终止计算；否则，以X(k+1)作为新的起点，转2）进行下一轮迭代。(3分) 2. 什么是可靠度？系统的可靠性预测和可靠性分配有何不同? 答：1）可靠度是产品在规定的条件下和规定的时间，完成规定功能的概率。（4分） 2）系统的可靠性预测和可靠性分配的区别：系统的可靠性预测是按系统的组成形式，根据已知的单元和子系统的可靠度计算求得的；（3分）系统的可靠性分配是将已知系统的可靠性指标合理地分配到其组成的各子系统和单元上去，从而求出各单元应具有的可靠度。（3分） 3. 设计数据处理的常用方法有那些？ 答：通常对设计数据处理的方法有以下两种：（1）将设计数据转变为程序，即程序化。采取编程的方法对数表及图线进行处理，通常不外乎两种方法：第一，采用数组存储在程序中，用查表、插值的方法检索所需数据（5分）；第二，拟合成公式编入程序，由计 算获得所需数据；(2)利用数据库管理设计数据。将数表中的数据或线图经离散化后的数据按规定的格式存放在数据库中，由数据库自身进行管理，独立于应用程序，因此，可以被应用程序所共享。（5分） 4. 请简述现代CAD 技术研究的容。 答：1)研究现代设计理论与方法(3分) 2）研究与设计工具相关的技术(3分) ①协同设计环境的支持技术， ②协同设计的管理技术。 3）研究与设计环境相关的技术(4分) ①产品数字化定义及建模技术， ②基于PDM 的产品数据管理与工作流（过程）管理技术， ③发展集成的CAx 和DFx 工具。 5. 优化设计的数学模型由哪三部分组成？建立优化设计的数学模型的基本步骤是什么？ 答：（1）优化设计的数学模型由设计变量、目标函数和约束条件组成。(4分) （2）建立优化设计的数学模型的基本步骤是：(6分) 1）识别要确定的未知变量（设计或决策），并用代数符号表示它们； 2）识别目标或判别标准，并将其表示为要最大化或最小化的函数； 3）识别问题的约束或限制，并将它们表示未知变量的线性或非线性的等式或不等式组。 6. 下降迭代算法的收敛准则有哪些？ 答：下降迭代算法的收敛准则有： (1)点距准则：相邻两迭代点的距离来判断； (2)值差准则：相邻两迭代点的函数值之差来判断； (3)梯度准则：梯度的模长判断。 四、计算题 1、试用进退法确定函数96)(2+-=x x x f 的一维优化初始区间[]b a ,，给定初始点10=x ，初始步长1=h 。（15分） 解： 101==x x ，4)(11==x f f （3分） 21102=+=+=h x x ，1)(22==x f f 比较21,f f ，由于21f f >，作前进计算： 321203=+=+=h x x ， 0)(33==x f f （3分） 比较32,f f ，由于32f f >，再作前进计算： （2分） 221==x x ， 12 1==f f 332==x x ， 032==f f （3分） 541403=+=+=h x x ，4)(33==x f f 由于32f f <，可知初始区间已经找到，即[][]5,2,=b a 。 （3分） 2、用梯度法求解无约束优化问题：（15分） 1244)(m in 222121+-+-=x x x x X f ，取初始点[]T X 1,1)0(=，计算精度1.0=ε。 解：求：??????--=?4242)(21x x X f ，?? ????--=?22)()0(X f （2分） 令：?? ????=-?=22)()0()0(X f S （2分） 则：?? ????++=??????+??????=+=αααα21212211)0()0()1(S X X （3分） ()())(12214)21(214)21()(22)1(αφ=++-+++-+=a a a a X f （2分） 令0)(='αφ，可得5.0=α，?? ????=22)1(X ，4)()1(=X f (3分) 因：0)()1(=?X f ，可得此问题的最优解：?? ????=22*X ，4)(*=X f 。 (2分) 3. 已知某型号继电器的寿命服从正态分布N (4×106，1012)，求该型号继电器工作至5×106次时的可靠性R(5×106)、失效率λ(5×106)及可靠水平r =0.9时的可靠寿命t (0.9)。（查表 )1(Φ＝0.8413，)4(Φ≈1，)1.0(1-Φ＝-1.282，)2.0(1-Φ＝-0.845，)2(Φ＝0.97725, φ(1)＝0.2420，φ(2)＝0.05399 ）（10分） 解：已知6104?=μ 610=σ 由公式得 1587.08413.01)]1(1[) 4(1)]10104105(1[)10104(1)()( 1)105(6666 66=-=Φ-Φ=?-?Φ-?ΦΦ-Φ-?＝＝σμσμt R (3分) 次/1052.110)8413.01(2420.0)1(110)1()10 104105(110)10104105()(1)()105(6666666 66 61 6----?≈?-=Φ-?=?-?Φ-??-?=-Φ--=?φφσμσσμφλt t (3分) 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 ） 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.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.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 4.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 5.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) 趋向零，11g X u u m ()=∑ 趋向零 C 、r (k)不趋向零， 11 g X u u m ()=∑ 趋向零 D 、④r (k) 不趋向零，11g X u u m ()=∑ 不趋向零 6.0.618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 7.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 01 2=∑为递增正数序列 B 、Φ(X,M (k))=F(X)+M (k){max[(),]},() g X M u u m k 01 2 =∑为递减正数序列 C 、Φ(X,M (k))=F(X)+M (k) {min[(),]},()g x M u u m k 01 2 =∑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 8.标准正态分布的均值和标准离差为（ ） A 、μ=1,σ=0 B 、μ=1,σ=1 C 、μ=0,σ=0 D 、μ=0,σ=1 9.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 10.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（ ） A 、串联系统 B 、工作冗余系统 C 、非工作冗余系统 D 、r/n 表决系统 11.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 12.平面应力问题中(Z 轴与该平面垂直)，所有非零应力分量均位于（ ） A 、XY 平面内 B 、XZ 平面内 C 、YZ 平面内 D 、XYZ 空间内 13当选线长度l ，弹性模量E 及密度ρ为三个基本量时，用量纲分析法求出包含振幅A 在内的 相似判据为(E 的量纲为（ ）［ML -1T -2］ A 、A=l E 1 1212 -ρ B 、A=l E -- 1 1212 ρ C 、A=l E 100ρ D 、A l E =-11 12ρ 14.平面三角形单元内任意点的位移可表示为三个节点位移的（ ） A 、算术平均值 B 、代数和车员 C 、矢量和 D 、线性组合 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 现代设计方法综合训练题 第二部分 非选择题 三、填空题 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。1．计算机辅助设计（CAD）是指人们在计算机的辅助下，对产品或工程进行设计、绘图、分析计算或编写技术文件以及显示、输出的一种设计方法。 2．CAD系统的软件根据其用途可分为三类，它们是：软件、支撑软件专用软件。 3．在特征模型中，形状特征是其它特征的载体，非几何特征信息一般作为附加在形状特征上。 4．在单峰搜索区间[a,b]内，任取两个试算点a1,a2，若两点的函数值 F(a1)>F(a2)，则缩小后的区间为。 5．当有两个设计变量时，目标函数与设计变量之间的关系是中的一个曲面。 6．在有限元方法中，求总刚度矩阵的方法主要有两种，其中一种方法是利用刚度系数集成的方法获得总刚度矩阵的，该方法应用了 原理。 7．单元刚度矩阵具有对称性、性和奇异性。 8．2/3表决系统中各子系统的可靠度为R，则该系统的可靠度为 。 9．可靠度是对产品可靠性的度量。 10．某串联机电系统由N个子系统组成，各子系统的可靠度服从指数分布，且第i个子系统的失效率为λ，则该系统的平均寿命为。11．优化设计亦称最优化设计，它是以为基础，以电子计算机为辅助工具的一种设计方法。 12．优化设计的数学模型一般由设计变量、和约束条件三个基本要素组成。 13．国标GB3187-82将可靠性定义为：“产品在和规定的时间内，完成规定功能的能力。” 14．所谓特征指的是反映、可按一定原则分类的、具有相对独立意义的典型结构形状。 15．梯度是函数对各个设计变量的所组成的列矢量，并以符 号“”或grad表示。 16．二次插值法的基本思想是：在选定的单峰区间内取一点，连同两端点，利用这三点的函数值构成一个，作为原函数的近似，求出近似二次多项式的极小点作为原函数的近似最优点。 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 《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 2012自考现代设计方法简答题集（考试必备）参数化绘图有何优点，常用的实现方法有那几种参数化绘图的优点是使得设计图可以随着某些结构尺寸的修改和使用环境的变化而变化，工作效率高。常用的设计方法又：作图规则匹配法、几何作图局部求解和辅助线作图法。参数化绘图方法中的几何作图局部求解法的核心思想是：1)在交互作图过程中随时标注每个新增加几何元素的自由度和所受的约束关系；2)判断几何求解的局部条件是否充分，通过遍历检测，依次解出条件成熟的元素参数；3)当图形的尺寸标注完整时，用批处理程序经过多遍扫描，解出绘图需要的所有未知数。·最常用的数据模型有那几种？其特点各是？ 1）层次性。指记录间是树型的组织结构。它体现了记录间的“一对多”的关系。具有结构简单。清晰的特点，适用于记录之间本身就存在一种自然的层次关系，但是它难于处理记录之间的复杂关系。2）网络型。指事物之间为网络的结构组织。它体现了记录之间的“多对多”的关系。网络型机构能处理事物之间非常复杂的关系，但是模型结构也是极其复杂的3）关系型。它是以集合论中的“关系”的概念为理论基础，指把信息集合定义为一张二维的组织结构，每一张二维表成为一个关系，表中的每一行为为一个记录，每一列为数据项。关系型的模型结构组织比较简单但是能处理复杂的事物之间的联系。线性规划与非线性规划有何区别？ 当目标函数F(x)和约束条件都是设计变量的线性函数时，列出这种数学模型并求解的过程，称为线性规划，只有一个公用算法，称为“单纯形法”。在所有的优化模型中，线性规划应用的最 广。如果目标函数F(x)和约束条件中有一个或 多个是设计变量的非线性函数时，列出这种数学 表达式并求解的过程，称为非线性规划。解非线 性规划问题有许多算法。简述有限元分析结果的 后处理 后处理所显示的结果主要有两类：意识结构的变 形，另一类是应力和应变在结构中分布的情况。 一般用结构的三维线框图，采用与结构不同的比 例尺，放大地显示其变形的情况，在受动载荷时， 也可用动画显示其振动的形态。结构中应力、应 变或唯一的分布用云图或等值线图来显示。简述 三维建模中线框模型的特 1描述零件表面不连续部位的准确信息2不能区 分零件表面的里边的外边3对某些信息的描述 模棱两可作为多种理解 CAD系统分类中的集中式主机系统有什么优缺 点？ 优点：一个集中的数据库统一管理所有数据。 缺点：1、由于所有软件都存在主机里，一旦主 机失误，将影响用户的工作。2、当计算量过大 时，系统响应变慢，甚至于会出现个别终端等待 现象 CAD技术在机械工业中的应用主要有哪几方面？ （1）二维绘图2）图形及符号库3）参数化设计 4）三维造型 5）工程分析 6）设计文档和生产 报表 什么是CAD？什么是CAD系统？ 1）CAD是指人们在计算机软、硬件的辅助下对 产品或工程进行设计、绘图、分析计算、修改和 编写技术文件以及显示、输出的一种计算方法。 2）一般把应用于CAD作业的计算机（中、小型 或微型计算机等）、软件（计算机的操作系统、 图形支撑软件和专业应用软件等）以及外围设备 （打印机和绘图仪等），总称为CAD系统 从硬件方面看，CAD系统大致可分为几种类型？ 每种类型的特点如何？ 1）集中式主机系统。该系统由一台集中大型机 （或中型、小型机）与若干图形终端连接而成。 有一个集中的数据库统一管理所有数据。由于所 有软件都存在中集中，一旦主机失误，将影响用 户的工作。当计算量过大时，系统响应变慢，甚 至于会出现个别终端等待的现象。 2）分布式 工程工作站系统，工程工作站系统本身就是一个 独立的单独用户CAD系统。也可以一台主服务器 为中心将若干台工程工作站或微机连成网络。这 种CAD系统的图形功能强，速度快，内存、外村 容量大，是从事CAD课题的首选设备。 3）微 型计算机系统。她的计算能力和图形处理功能不 如工程工作站，但是价格低、使用方便。 CAD系统的软件可分为哪三类？其作用各是什 么？ 1）系统软件。系统软件是直接配合硬件工作， 并对已其他软件起支撑作用的软件，主要指操作 系统和各种计算甲语言。 2）支撑软件。CAD 支撑软件是指在CAD系统中，支撑用户进行CAD 工作的通用工具软件 3）专用应用软件是专门 为适应用户特定使用条件需要而开发的软件· 与传统设计方法相比较CAD技术的主要特点有 哪些？ 1）制图速度快 2）图样格式统一，至两个， 促进设计工作规范化、系列化和标准化 3）提 1 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） 现代设计方法简答题 1、与文件系统相比，数据库系 统的主要特征有哪些? 答：1)实现了数据共享,减少了数 据的冗余。2）数据存储的结构 化3)增强了数据的独立性。４） 加强了对数据的保护。 ２，CAD技术在机械工业中的应用主要有哪几方面? 答：CAD技术在机械工业中的主 要应用有以下几方面： （1)二维绘图(2）图形及符号库 ３)参数化设计(４）三维造型（5) 工程分析(６)设计文档和生产报 表，特征造型是如何定义的？ 特征是指能反映零件特点的,可 按一定原则分类的、具有相对独 立意义的典型结构形状。基于特 征的造型称为特征造型。基于特 征的造型是把特征作为产品零 件定义的基本单元，将产品描述 为特征的集合，包括形状特征、 精度特征、材料特征和其他工艺 特征,从而为工艺设计和制造过 程的各个环节提供充分的信息。 ３三维实体模型的实现方法中,体素构造法（ＣＳG）的基本思想是什么？需要存储的几何模型信息有哪些？ 答：(1)体素构造法(CSG）的基本 思想是:各种各样形状的几何形 体都可以由若干个基本单元形 体,经过有限次形状拼合运算构 建得到。2）需要存储的几何模 型信息是:所有的基本形体的类参数和所采用的拼合运算过程。 4简述三维实体模型的实现方法 中的ＣSG方法和Ｂ-ｒｅｐ方法 各自的基本思想。 答;CSG方法的基本思想是:各种 各样形状的几何形体都可以由 若干个基本形体,经过有限次形 状集合运算（又称拼合运算）构 建得到。需要存储的几何模型信 息是：所有的基本形体的类型、 参数和所采用的拼合运算过 程。B -ｒep方法的基本思 想:几何实体都是由若干边界外 表面包容的,可以通过定义和全 面存储这些边界外表面信息的 方法建立实体几何模型。 5. 消隐算法中的基本测试方法 有哪些?各适合哪些方面的测 试？ 基本测试方法有:面的可见性测 试、最大最小测试、包含性测试 和深度测试。面的可见性测试适 合于单凸物体的自隐藏面和自 隐藏线的测试。 最大最小测试用来检查两个多 边形是否重叠。包含性测试用来 检查一个给定的点是否位于给 定的多边形内。深度测试是用来 测定一个物体遮挡其它物体的 基本方法。 ６.在进行图形处理时,为什么要 引入规格化设备坐标系？ １）用于用户的图形是定义在世 界坐标系里,而图形的输出是定 义在设备坐标系里。不同的图形 设备具有不同的设备坐标系且 其工作范围也不相同。 （２)为了便于图形处理,有必要 定义一个标准设备,引入与设备 无关的规格化设备坐标系,采用 一种无量纲的单位代替设备坐 标，当输出图形时，再转化为具 体的设备坐标。 (３）规格化设备坐标系的取值范 围是左下角（0,0)，右上角（1, １）,其工作范围为0～1。 7.简述参数化绘图方法中的几何 作图局部求解法的核心思想。 几何作图局部求解法的核心思 想是:在交互作图过程中随时标 注每个新增加几何元素的自由 度和所受的约束关系；判断几何 求解的局部条件是否充分，通过 遍历检测，依次解出条件成熟的 元素参数；当图形的尺寸标注完 整时，用批处理程序经过多遍扫 描,解出绘图需要的所有未知数。 8．说明直线段编码剪裁算法的 思想和该算法的两个主要步骤。 直线段编码剪裁算法的思想:每 一线段或者整个位于窗口内，或 者能够被窗口分割而使其中的 一部分能很快地被舍弃。两个主 要步骤:第一步先确定一条线段 是否整个位于窗口内,若不是,则 确定该线段是否整个位于窗口， 外，若是，则舍弃；第二步，若 第一步的判断都不成立,那么就 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 《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 1、什么是CAD？什么是CAD系统？ CAD是指人们在计算机软、硬件的辅助下对产品或工程进行设计、绘图分析，修改和编写技术文件以及显示、输出的一种设计方法。CAD系统一般把应用于CAD作业的计算机.软件.及外围设备总称为CAD系统. 2．为什么CAD系统大都采用人机交互方式工作？ CAD不是完全的设计自动化。实践经验证明，完全的设计自动化是非常困难的。CAD是将人的主导性与创造性放在首位，同时充分发挥计算机的长处，使二者有机的结合起来．从而提高设计质量、缩短设计周期，降低设计费用。因此，人机交流以及人机交互工作方式是CAD系统的显著特点。 3.CAD技术在机械工业中有那些主要应用？结合你用过或见过的CAD的应用” 举一例说明 4.答：CAD技术在机械工业中的主要应用有以下几方面：(l）二维绘图(2）图形及符号库(3）参数化设计(4）三维造型(5）工程分析(6）设计文档及生成报表例：比如，现代数控加工程序的编制 4、与传统的设计方法相比较，CAD技术的主要特点有那些？ 答：CAD技术的主要特点有以下几个方面：.(l）制图速度快(2）图样格式统一，质量高，促进设计工作规范化、系列化和标准化。(3）提高分析计算速度、能解决复杂的设计计算问题。(4）易于技术资料的保存和查找，修改设计快，缩短了产品的设计周期。(5）设计时可预估产品性能。 5．结合实际应用说明CAD工作过程？ 答：例如利用CAD设计一个零件的过程：(l）定义产品的几何模型，进行零件的形体设计，一般用实体造型的方法建立零件的立体图。(2）转换为具体的数据(3）根据后续工作抽取模型中的数据进行处理(4）进行工程分析及计算(5）进行详细设计(6）编制全部设计文档，输出工程图。 6、从硬件配置方面看，CAD系统大致可分为几种类型？每种类型的特点如何？ 答：根据CAD系统中配配的计算机硬件进行分类，这是目市最常用的分类方法(l）集中式主机系统。该系统由一台集中的大型机（或中型、小型机）与若干图形终端连接而成。优点：有一个集中的数据库统一管理所有数据缺点：①由于所有软件都存在主机里，一旦主机失误将影响用户的工作②当计其量过大时，系统响应变慢，甚至于会出现个别终端等待现象。早期的CAD系统大多属于这种类型。(2）分布式工程工作站系统。工程工作站系统本身就是一个独立的单用户CAD系统，也可以以一台主服务器为中心将若干台工程工作站或微机联成网络。这种CAD系统的图形功能强，速度快，内存、外存容量大，是从事CAD课题的首选设备(3）微型计算机．系统：计算能力和图形处理功能不如工程工作站，但是价格低、使用方便。7．企业采用CAD技术好处和风险有那些？为什么短期内效果不显著？ 采用CAD技术的好处是能够提高设计质量、缩短设计周期，降低设计成本，从而加快了产品更新换代的速度，使企业保持良好的竞争能力。但会给企业带来一定的风险和问题，如投资大，需要投入一大笔资金购买软、硬件及支付培训和开发费用；一般不能在段时间内产生效益还有需要一批掌握CAD技术的、具有良好素质的工程技术人员队伍，对原有的技术人员需要培训，这也是影响企业是否采CAD技术一个重要因素8、简要叙述CAD到目前为止的大体发展过程。你认为CAD技术今后的发展方向那些？答：CAD技术 （l）第一代CAD系统出现于50年代末60年代初，美国学者提出了著名的SketchPad 发展的历史大致如下： 系统，为交互式图形学和CAD技术莫定了基础。(2）第二代CAD系统始于70年代，出现了将CAD 硬件与软件配套交付用户使用的交钥匙系统，大多数还是在16位机上实现的三维线框系统及二维绘图系统，只能解决一些简单的产品设计问题。(3）第三代CAD系统始于80年代，在设计与制造方面做到了将设计与制造的各种各样的要求结合起来，导致了新理论、新算法的大量涌现。(4）进入90年代，实体造型、特征造型、曲面造型、真实感图形显示等技术飞速发展。各种功能强大的造型软件相继出现。(5）现在，CAD技术仍在向前发展，在国外有人称它为下一代CAD系统，这是一种支持新产品设计的综合性环境支持系统，它能全面支持异地的、数字化的、采用不同设计哲理与方法的产品设计工作。 9.一个典型的CAD系统的硬件一般有那几部分组成？各部分的作用是什么？ 答：一个典型的CAD系统基本硬件组成，一般户主机、输入设备、输出设备和储存设备四部分组成。(1）中央处理器CPU是控和指挥整个系统运行并执行实际运算、逻辑分析的装置，是系统的核心。(2）输入设备的主要作用是将字符、平面或空间中．点的坐标输入计算机，其基本功能是“定位?”和“拾取”。“定 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-）现代设计方法习题答案
现代设计方法复习题1
现代设计方法
现代设计方法综合训练题
现代设计方法试卷1及答案
现代设计方法-习题集(含答案)
现代设计方法简答题集(2013自考必备)
现代设计方法模拟试题
现代设计方法第二章优化设计习题
现代设计方法简答题汇总
浙江省1月自学考试现代设计方法试题及答案
现代设计方法实验报告
现代设计方法简答题
全国2011年7月(02200)现代设计方法练习题及答案
相关主题
文本预览