现代设计方法简答题
第一章 (4)
2、与文件系统相比，数据库系统的主要特征有哪些？ (4)
CAD技术在机械工业中的应用主要有哪几方面？ (4)
特征造型是如何定义的？ (4)
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？ (4)
3. 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。 5
4. 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？ (5)
5.在进行图形处理时，为什么要引入规格化设备坐标系？ (5)
6.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。 (5)
7. 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。 (6)
8．试简述消隐处理中的Z向深度缓冲算法的基本原理． (6)
说明消隐算法中的分段扫描线算法的原理 (6)
什么叫事物物性表？其作用是什么？ (6)
9.试简述编码剪裁（Cohen-Sutherland）算法的基本原理。 (7)
10. 标准件特性文件中标准件图形是如何构成的？ (7)
12．在工程设计的CAD作业中，一般对以线图形式给出的系数或参数如何处理？ (7)
19.什么是数据模型？常用的数据模型有哪三种？ (8)
边界表示法的基本思想 (8)
试写出从视区中一点V(x v,y v)到窗口中一点W(x w,y w)的变换公式及相应参数的意义。 (8)
在消隐处理中“面的可见性测试”适用何种情况的测试？说明其具体测试方法。 (8)
采用最小二乘法进行多项式拟合时应注意哪些问题？（p65） (9)
说明实体几何模型有哪些主要应用。（p51） (9)
第二章 (9)
37．什么是库恩－塔克条件？其几何意义是什么？（P99） (9)
11.迭代法的基本思想是什么？常用的终止准则有哪些？ (9)
13. Powell法在每一轮形成新的搜索方向时会存在何种问题导致不收敛？如何修正？ (10)
22．什么是约束条件？约束条件和可行域有何关系？ (10)
5．常用的迭代终止准则有哪些？ (10)
2．等值线有哪些特点？ (10)
18. 简述复合形法的优化过程的基本原理。 (11)
20．为什么选项用共轭方向作为搜索方向可以取得良好的效果？ (11)
梯度法的基本原理和特点是什么 (11)
37.在内点罚函数法中，初始罚因子的大小对优化计算过程有何影响? (11)
第三章 (12)
14. 简述有限元法的前处理主要包括哪些内容？ (12)
3．在有限元分析时,什么情况下适合选择一维、二维和三维单元? (12)
17. 单元刚度矩阵所具有的共同特性是什么？解释产生这些特性的力学上的原因。 (12)
23．在有限元分析时，何谓对称结构？一般如何处理？ (12)
试述总体刚度矩阵的建立方法 (13)
38．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？ (13)
38.简述在处理总体刚度矩阵时引入竖带矩阵的可能性与必要性。其带宽如何计算 (13)
第四章 (13)
4.可靠性与可靠度二者在概念上有何区别与联系? (13)
1、常用的可靠度分配方法有哪三种？各自的分配原则是什么？ (13)
15. 系统可靠性的大小主要取决哪些因素？ (14)
16. 简述可靠度分配中的等同分配法与加权分配法的主要区别。 (14)
简述可靠性设计传统设计方法的区别。 (14)
21．什么是平均寿命与可靠寿命？平均寿命与可靠度之间有何关系？ (14)
39.简述强度—应力干涉理论中“强度”和“应力”的含义，试举例说明之。 15 38．什么是串联模型系统？若已知组成系统的n个零件中每个零件的可靠度为
R i(t)，如何计算串联系统的可靠度？ (15)
40．说明常规设计方法中采用平均安全数的局限性。 (15)
什么是3σ法则？已知手册上给出的16Mn的抗拉强度为1100~1400MPa，试利用3σ法则确定该材料抗拉强度的均值和标准差。 (15)
第一章
2、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。
（答错一个扣1分，答错两个扣3分，直到扣完为止）
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（1分）
（2）图形及符号库（1分）
（3）参数化设计（1分）
（4）三维造型（1分）
（5）工程分析（1分）
（6）设计文档和生产报表（1分）
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。（2分）
基于特征的造型称为特征造型。（1分）
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分）
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。（3分）
（2）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。（3分）
3. 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。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（3分）
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。
4. 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。（2分）
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。（1分）
最大最小测试用来检查两个多边形是否重叠。（1分）
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。（1分）
深度测试是用来测定一个物体遮挡其它物体的基本方法。（1分）
5.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。
6.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。
7. 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。（2分）
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；（2分）
第二步，若第一步的判断都不成立，那么就通过窗口边界所在的直线将线段分成两部分，再对每一部分进行第一步的测试。（2分）
8．试简述消隐处理中的Z向深度缓冲算法的基本原理．
该算法采用帧缓冲区存放像素值,采用一个与屏幕对应的深度信息缓冲存储器(简答Z缓冲区),记录像素所显示的空间点的Z坐标(即深度值) 2分
对景物中的每个多边形找到当多边形投影到屏幕时位于多边形内或边界上的所有像素点．对每一个像素,在(x,y)处计算多边形的深度Z,并与Z缓冲区的对应值,同时将(x,y)处的多边开的明暗写入帧缓冲区中对应于该屏幕代表的单元中．3分
当所有边多形处理完毕后在帧缓冲区中保留的就是已经消隐过的最终结果．1分
说明消隐算法中的分段扫描线算法的原理
答：分段扫描线算法的原理为：扫描线算法通过计算每一行扫描线与各物体在屏幕上投影之间的关系来确定该行的有关显示信息。（2分）
每条扫描线被各多边形边界在xy平面上的投影分割成若干段，在每段中最多只有一个多边形是可见的。（2分）
只要在段内任一点处，找出在该处Z值最大的一个多边形，这个段上的每个像素点就用这个多边形的颜色来填充。（2分）
什么叫事物物性表？其作用是什么？
答：事物物性表是一种组合排列对象的事物和关系特性的表格。（2分）
事物物性表的作用是：
可用于概括地描述、限制和选择标准的、非标准的，物质的和非物质的以及相互近似的事物对象。（2分）
将其用于CAD中，可规范化的支持CAD数据的归档、存储和交换。（2分）
9.试简述编码剪裁（Cohen-Sutherland）算法的基本原理。
答：将窗口的四个边界向两边延伸，把平面分成9个区域；每个区域用四位二进制码表示；
线段的端点落在哪个区域则该端点的编码就与该区的编码相同；（1分）
如果线段两端点的编码都为“0000”，则线段位于窗口内；如果线段两端点编码的位逻辑乘不为“0000”，则线段位于窗口外；（2分）
如果线段不能用上述方法测试决定，则将线段分割，然后用上述方法判断。（1分）
10. 标准件特性文件中标准件图形是如何构成的？
答：标准件的图形构成可以分为四个层次：A类构件、B类构件、K类整件、G类组件。（2分）
A类构件是最基本的通用几何元素。（1分）
B类构件是专用于某一图形文件的通用元素。（1分）
K类整件是由一个或若干个A类构件或B类构件组成，用以描述一个完整的零件。（1分）
G类组件是由几个整件和必要的A.B构件组成．，（1分）
12．在工程设计的CAD作业中，一般对以线图形式给出的系数或参数如何处理？答：在工程设计的CAD作业中，对以线图形式给出的系数或参数和处理方法有以下几种：
（1）如果能找到线图原来的公式，则找到原公式将公式编入程序。（2分）
（2）将线图离散化为数表，再用表格的处理方法加以处理。（2分）
（3）用曲线拟合的方法求出线图的经验公式，再将公式编入程序。（2分）
19.什么是数据模型？常用的数据模型有哪三种？
数据模型是指数据库内部数据的组织方式，它描述了数据之间的各种联系，也是数据的高度结构化的表现。（3分）
常用的数据模型有三种：层次型、网络型和关系型。
（1）层次型：指记录间是树型的组织结构，体现了记录间的“一对多”的关系。（1分）
（2）网络型：指事物之间为网络的组织结构，它体现了事物间的“多对多”的关系。
（3）关系型：它是以集合论中的“关系”的概念为理论基础，把信息集合定义为一张二维表的组织结构。（1分）
边界表示法的基本思想
边界表示法的基本思想是：几何实体都是由若干边界外表面包容而成的，可以通过定义和全面储存这些边界外表面信息的方法建立实体几何模型。（3分）
B-rep法将实体外表面几何形状信息数据分为两类：
几何信息数据：各外表面顶点坐标值和描述各外表面数学方程式的系数值。
拓扑信息数据：各外表面的组成及其相互位置关系。（3分）
试写出从视区中一点V(x v,y v)到窗口中一点W(x w,y w)的变换公式及相应参数的意义。
变换公式是：X X V
V V W W W Y
Y V
V V
W W W
w
v x
xr x xr xl x w
v yb
yt yb
yt yb yb
=-
-
-+=
-
-
-+ 1
1
1
(),()
其中X w,Y w—窗口坐标；
X v,Y v—视窗坐标
W xl,W xr—窗口X坐标最左和最右位置；
W yb,W yt—窗口Y坐标最下(低)和最上(高)位置；
V xl,V xr—视窗X坐标最左和最右位置；
V yb,V yt—视窗Y坐标最下(低)和最上(高)位置。
在消隐处理中“面的可见性测试”适用何种情况的测试？说明其具体测试方法。答：“面的可见性测试”适用于单凸物体的自隐藏线和自隐藏面的消隐测试。（2分）
“面的可见性测试”也称为法线方向测试。它利用面的法线矢量和视线矢量之间夹角的大小判别面的可见性。（1分）
欲判别某个面的可见性，则先做该面的法线，法线矢量垂直于物体表面且指向物体的外部为正方形；再从观察者的视点处向该面引视线矢量，视线矢量从视点指向物体方向为正方向；（1分）然后计算法线矢量和视线矢量的夹角，夹角大于90度，面可见，夹角小于90度，面不可见。（2分）
采用最小二乘法进行多项式拟合时应注意哪些问题？（p65）
答：采用最小二乘法的多项式拟合时，要注意以下问题：
（1） 多项式的幂次不能太高，一般小于7，可先用较低的幂次，如误差较大则再
提高。
（2） 一组数据或一条线图有时不能用一个多项式表示其全部，此时应分段处理，
分段大都发生在拐点或转折之处。此外，如欲提高某区间的拟合精度，则应在该区间上采集更多的点。
说明实体几何模型有哪些主要应用。（p51）
答：实体几何模型支持绘制真实感强和消去隐藏线的透视图和渲染图；自动计算生成剖视图；自动进行物性计算；可将有关零部件组装在一起，动态显示其运动状态，并检查空间能否发生干涉；支持三维有限元网格自动剖分等。
第二章
37．什么是库恩－塔克条件？其几何意义是什么？（P99）
库恩－塔克条件：一个约束的极值点存在的必要条件为：目标函数梯度)(X F ?可表示成诸约束面梯度)(X g i ?线性组合的负值，即)()(1X g X F i q
i i ?-=?∑=λ
其几何意义为：起作用约束的梯度矢量，在设计空间构成一个锥体，目标函数的负梯度应包含在此锥体内
11.迭代法的基本思想是什么？常用的终止准则有哪些？
（1）迭代法的基本思想是“步步逼近”，最后达到目标函数的最优点。（1分） 首先选择一个尽可能接近极值点的初始点，从初始点出发，按照一定的原则寻找可行方向和初始步长，向前跨出一步，得到新点，再把新点作为初始点重复进行。每
次迭代都必须使目标函数值向最优值靠近。（2分）
（2）常用的终止规则有
(a)用相邻两点的矢量差的模作为终止迭代规则。εx x (k )1)(k <-+。（1分）
(b)用两次迭代的目标函数值之差作为终止迭代规则。
εF F F 或εF F (k)(k)
1)(k (k)1)(k <-<-++。（1分）
(c)用梯度的模作为终止迭代规则。εF 1)(k
13. Powell 法在每一轮形成新的搜索方向时会存在何种问题导致不收敛？如何修正？
Powell 法在每一轮形成新的搜索方向替换原来矢量组中的第一个方向形成新的搜索方向组，可能存在新的方向组线性相关的情况，从而导致算法不收敛的问题。（3分）
修正方法：
选代过程中，形成一个新的方向后，先判别一下新方向是否有效，如果有效则替换原来的搜索方向组中的第一个搜索方向，否则，不替换，仍然按原来的方向组搜索。（3分）
22．什么是约束条件？约束条件和可行域有何关系？
设计变量的取值范围有限制或必须满足一定的条件，对设计变量取值的限制称为约不条件。
不等式约束条件将设计空间划分为可行域和非可行域，设计方案只能在可行域内选取。
等式约束条件只允许设计方案在可行域的等式约束线（或面）上选取。
5．常用的迭代终止准则有哪些？
1、点距准则；
2、值差准则；
3、梯度准则
2．等值线有哪些特点？
不同值的等值线不相交；除极值点外，等值线在设计空间内不会中断；等值线反映了目标函数的变化规律，愈内层的等值线，其函数值愈小，其中心点为极值点；等值线间隔越密，表示该处函数变化率越大；极值点附近的等值线近似椭圆族，极值点为中心点。
18. 简述复合形法的优化过程的基本原理。
复合形法的优化过程为：
在可行域内选择是个设计点，作为初始复合形的顶点，构造一个多面体；（2分）
一然后对多面体各顶点的函数值逐个进行比较，目标函数最大的为坏点，按照一定规则去掉坏点而代以新点，构成一个新的多面体；（2分）
依次步骤进行多次，使复合形的位置逐步调向邻近最优点，最后以顶点中目标函数值最小的点，作为近似最优点而得到解。（2分）
20．为什么选项用共轭方向作为搜索方向可以取得良好的效果？
．选用共轭方向作为搜索方向可以取得良好的效果，主要是由共轭方向的性质所决定。（2分）
共轭方向的性质为: 对于n维正定二次型函数，从任意初始点出发，依次沿着与矩阵A为共轭的n个线性无关的方向进行一维搜索，则能在第n或第n步以前达到极小点。（4分）
梯度法的基本原理和特点是什么
答：梯度法的基本原理：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。（3分）梯度法的特点：迭代计算简单，只需求一阶偏导数，所占用存储单元少，对初始点要求不高，在接近极小点位置时收敛速度很慢。（3分）
37.在内点罚函数法中，初始罚因子的大小对优化计算过程有何影响?
在内点罚函数法，若初始罚因子选得过小，则迭代点有跑出可行域的危险，使优化过程失败；
若初始罚因子选得过大，则导致前几次的迭代点远离约束边界，使计算效率降低。
14. 简述有限元法的前处理主要包括哪些内容？
有限元法的前处理主要包括：
(1)单元的自动分割生成网格
(2)节点的自动优化编码
(3)使用图形系统显示单元分割情况
(4)带宽优化
(5)节点坐标的确定
(6)检查单元分割的合理性
(7)局部网格的自适应加密
(8)有限元模型的尺寸优化
3．在有限元分析时,什么情况下适合选择一维、二维和三维单元?
答：（1）当几何形状、材料性质及其它参数能用一个坐标描述时，选用一维单元；（2分）
（2）当几何形状、材料性质及其它参数需要用两个相互独立的坐标描述，选用二维单元；（2分）
（3）当几何形状、材料性质及其它参数需要用三个相互独立的坐标描述，选用三维单元。（2分）
17. 单元刚度矩阵所具有的共同特性是什么？解释产生这些特性的力学上的原因。单元刚度矩阵和总体刚度矩阵所具有的共同特性：对称性和奇异性
具有对称性是因为材料力学中的位移互等定理：对于一个构件，作用在点j的力引起i点的挠度等于同样大小的力作用在i点而引起j点的挠度。
具有奇异性是因为单元或结构在没有约束之前，除本身产生弹性变形外，还可以做任意的刚体位移。
23．在有限元分析时，何谓对称结构？一般如何处理？
当结构的几何形状、尺寸、载荷和约束条件对称于某一平面（对平面问题对称于某一直线），其结构内部的应力及位移也对称于该平面（线），这类结构称为对称结构。
对于对称结构一般按如下方法处理：
当对称结构只有一个对称平面（线）时，只研究它的一半。若对称结构有两个相互垂直的对称平面（线）时，则只研究它的四分之一。（3分）
试述总体刚度矩阵的建立方法
求总体刚度矩阵的两种主要方法：
直接根据总体刚度系数的定义分别求出它们，从而写出总体刚度矩阵，概念清晰，但是在分析复杂结构时运算极其复杂。（3分）分别先求出各单元的刚度矩阵，然后根据叠加原理，利用集成的方法，求出总体刚度矩阵，从单元刚度矩阵出发，单元刚度矩阵求法统一，简单明了，但总体刚度矩阵需要集成。（3分）
38．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。
38.简述在处理总体刚度矩阵时引入竖带矩阵的可能性与必要性。其带宽如何计算?
可能性：稀疏性及带宽性
必然性：减少内存
N B=(相邻节点总码的最大差值+1)×节点的自由度数
第四章
4.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；
两者的联系就在于，可靠度是对产品可靠性的概率度量。
1、常用的可靠度分配方法有哪三种？各自的分配原则是什么？
答：常用的系统的可靠度分配方法及其分配原则如下：
（1）等同分配法：按照系统中各单元（子系统或零部件）的可靠度均相等的原则分配。（2分）
（2）加权分配法：把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来分配可靠度。（2分）
（3）最优分配法：全面考虑各种因素的影响，采用优化方法分配可靠度。（2分）
15. 系统可靠性的大小主要取决哪些因素？
(1)组成系统的零部件的可靠性
(2)零部件的组合方式。
16. 简述可靠度分配中的等同分配法与加权分配法的主要区别。
加权分配法足把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来分配可靠度的。
等同分配法没有考虑各子系统的可靠度、重要性等因素，是按照各子系统可靠度均等的原则进行可靠度分配的。
简述可靠性设计传统设计方法的区别。
答：传统设计是将设计变量视为确定性单值变量，并通过确定性函数进行运算。（3分）
而可靠性设计则将设计变量视为随机变量，并运用随机方法对设计变量进行描述和运算。（3分）
21．什么是平均寿命与可靠寿命？平均寿命与可靠度之间有何关系？
（1）平均寿命：是指一批产品从投入运行到发生失效（或故障）的平均工作时间．2分
可靠寿命：是指可靠度为R（t）= r时产品的寿命．2分
（2）平均寿命T与可靠度过R(t)之间的关系为:
?∞----
=
2
)(分
dt
t
R
T
39.简述强度—应力干涉理论中“强度”和“应力”的含义，试举例说明之。
答：强度一应力干涉理论中“强度”和“应力”具有广义的含义：“应力”表示导致失效的任何因素；而“强度”表示阻止失效发生的任何因素。
“强度”和“应力”是一对矛盾的两个方面，它们具有相同的量纲；例如，在解决杆、梁或轴的尺寸的可靠性设计中，“强度”就是指材料的强度，“应力”就是指零件危险断面上的应力，但在解决压杆稳定性的可靠性设计中，“强度”则指的是判断压杆是否失稳的“临界压力”，而“应力”则指压杆所受的工作压力。38．什么是串联模型系统？若已知组成系统的n个零件中每个零件的可靠度为R i(t)，如何计算串联系统的可靠度？
系统由几个零部件串联而成,系统中的零部件失效互相独立,如果其中一个零件发生故障就会引起整个系统的失效,这种系统称为串联系统。
Rs=R1R2……Rn
40．说明常规设计方法中采用平均安全数的局限性。
答：平均安全系数未同零件的失效率联系起来，有很大的盲目性。（2分）
从强度一应力干涉图可以看出：
（1）即使安全系数大于1，仍然会有一定的失效概率。（2分）
（2）当零件强度和工作应力的均值不变（即对应的平均安全系数不变），但零件强度或工作应力的离散程度变大或变小时，其干涉部分也必然随之变大或变小，失效率亦会增大或减少。
什么是3σ法则？已知手册上给出的16Mn的抗拉强度为1100~1400MPa，试利用3σ法则确定该材料抗拉强度的均值和标准差。
答：在进行可靠性计算时，引用手册上的数据，可以认为它们服从正态分布，手册上所给数据范围覆盖了该随机变量的 3σ，即6倍的标准差，称这一原则为3σ法则。（3分）
均值=（1100+1400）/2=1250MPa
标准差=（1400-1100）/6=50MPa （3分）
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 ）
新艺术运动的代表人物及成就 曲线派： 法国：在巴黎的有 新艺术之家的萨穆尔·宾推行新艺术运动 现代之家 六人集团的吉马德设计了巴黎地铁入口 在南斯的有 南斯派的盖勒进行玻璃装饰与家具设计 比利时：威尔德成立自由美学社、成立魏玛工艺美术学校成为德国工业同盟创始人之一； 博唯从事室内设计与家具； 霍塔设计了霍塔公馆和塔赛勒饭店。 西班牙：最具极端的人物安东尼·高蒂，作品有：文森公寓、圣家族教堂等 直线派： 格拉斯哥四人组：麦金托什是重要人物，作品有格拉斯哥艺术学院建筑和杨柳茶社等。 奥地利分离派：领袖瓦格纳、霍夫曼设计了斯托克列宫。 德国青年风格：德国设计之父贝伦斯设计了AEG厂房。 名词解释 1、新艺术运动 该运动开展时间是1895-1910年左右，对欧美产生巨大影响，它是一场运动，而不是一种风格。 该运动的本质是一种线条装饰，手法分成曲线和直线两派，曲线派以法国和比利时为代表，直线派以格拉斯哥四人与维也纳分离派为代表。 该运动主张技术与艺术的统一，代表人有：高蒂、威尔德、麦金托什等 2、威尔德 比利时新艺术时期最杰出的设计家，也是现代设计的重要奠基人。 他是比利时自由美学社重要的成员。主张艺术与技术结合，反对漠视功能。他在德国时期创立了魏玛工艺美术学校，还是工业同盟的创始人之一。具有现代主义设计的思想，对德国设计影响深远。 3、安东尼高蒂（也叫高蒂的设计风格） 西班牙的高蒂是新艺术运动中最具极端的代表人物。 他深受宗教和自然主义的影响，并经过三个阶段变化：早期为“摩尔风格”阶段，中期是新哥特新艺术风格的混合，后期结合了自然、神秘的色彩，形成自己独特的风格。 高蒂在设计史上有重要的地位，其风格被新一代设计师加以借鉴，代表作“米拉公寓”以及“圣家族教堂”等。 4、格拉斯哥四人（或马金托什）
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
1、设计是创造性的劳动，设计的本质是创新。 2、现代设计方法有六个特点,分别是:程式性、创造性、系统性、优化性、综合性、计算机辅助设计（CAD）。 3、传统的分析方法往往把事物分解为许多独立的互不相干的部分进行研究。由于是孤立、静止地分析问题，所得的结论往往是片面的、有局限性的。而系统工程的方法是把事物当作一个整体的系统来研究，从系统出发，分析各组成部分之间的有机联系及系统与外界环境的关系，是一种较全面的综合研究方法。 4、设计系统是一种信息处理系统。 5、系统工程的观点，设计系统是一个由时间维、逻辑维和方法维组成三维系统。时间维：反映按时间顺序的设计工作阶段；逻辑维：解决问题的逻辑步骤；方法维：设计过程中的各种思维方法和工作方法。 6、设计工作阶段—时间维一般工程设计可分为四个阶段： 1）产品规划（明确设计任务）；2）原理方案设计；3）技术设计；4）施工设计。产品规划过程中的调查研究，包括：市场调研、技术调研、社会调研、环境调研。产品规划阶段形成的是可行性研究报告或设计任务书。 原理方案设计形成方案原理图。技术设计阶段形成零件草图等。 施工设计阶段形成零件图、部件装配图、全部生产图纸、设计说明书、工艺文件、使用说明书。 7、产品设计的三种类型 （1）开发型设计针对设计任务提出新的功能原理方案，完成从产品规划到施工设计的全过程的设计，此类设计是创新设计。 （2）适应型设计在原理方案基本保持不变的情况下，变化更换部分部件或结构，使产品更广泛地适应使用要求的设计。 （3）变参数型设计产品功能、原理方案、结构型式基本确定，通过改变尺寸与性能参数，满足不同的工作需要的设计。（测绘与仿制） 8、解决问题的合理逻辑步骤是：分析-综合-评价-决策。 评价是筛选的过程二、原理方案设计 1、系统功能分析法—系统化设计方法，它是将工程设计任务或机械产品看作技术系统，用系统工程方法进行分析和综合。 2、技术系统—以一定技术手段来实现社会特定需求的人造系统。 技术系统的功能就是将输入的能量、物料和讯号进行有目的的转换或变化后输出。技术系统是一个转换装置。随时间变化的能量、物料和讯号称为能量流、物料流和讯号流。 主要传递讯号流的技术系统—仪器。 主要传递能量流与物料流的技术系统—机器。 3、对输入和输出的变换所作的抽象描述称为系统。 技术系统的用途或所具有的特定能力称为系统的功能 4、分析系统的总功能常采用“黑箱法”。分析比较系统的输入和输出能量、物料和讯号，其差别和关系反映的就是系统的总功能。黑箱法要求设计者不要首先从产品结构着手，而应从系统功能出发设计产品。 5、功能分解分解到直接找到解法的分功能称为功能元。功能分析的结果用功能树的形式表达 完成分功能的技术实体是功能载体。 6、求系统原理解N=n1·n2······ni······nm 式中：m—功能元数；ni—第i 种功能元解的个数。 7、功能分析法的设计步骤
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
1、折衷主义： 在19世纪，一个更为直接和严峻的问题是风格上的折衷主义， 所谓折衷主义就是任意模仿、自由组合历史上的各种风格。 随着生产的商品化，市场需求各种样式，各种时期的情调杂然并存。同时交通的便利和考古学的发展以及摄影术的发明，方便了对各种历史上的古典式样进行拼凑和模仿。 2、水晶宫的建造特征 水晶宫是英国工程师帕克斯顿于1851年伦敦世博会设计的展厅。 他大胆的把温室结构应用在其中，1、展览大厅全部采用钢铁与玻璃结构，2、采用组装的方式，3、摒弃了古典主义装饰，展示了新的建筑美学；4、实现了形式与功能的统一。 水晶宫外形简单，没有多余装饰，完全表现了工业生产的机械本能。它开创了采用标准构件、钢铁和玻璃设计和建造的先河。 3、工艺美术运动的背景及意义 19世纪初期，由于艺术与技术的分离，导致产品呈现两种倾向，一种是工业产品外型粗陋；另一种是过分装饰的维多利亚风格。同时，工业化进程也带来了一系列社会问题，令艺术家感到震惊与恐惧，于是他们企图逃避现实，退隐到他们理想化的中世纪、哥特时期。 “工艺美术”运动否定大工业与机械生产，导致它没有可能成为领导潮流的主要风格，从意识形态上说这场运动是消极的。 但是它的产生给后来的设计家提供了设计风格参考，影响遍及美国和欧洲等地区，也影响了后来的“新艺术”运动。 4、工艺美术的风格特点 其特点是： （1）强调手工艺，明确反对机械化生产； （2）在装饰上反对矫揉造作的维多利亚风格和其他各种古典、传 统的复兴风格； （3）提倡哥特式风格和其他中世纪风格，讲究简单、朴实，功能 良好； （4）主张设计的诚实，反对华而不实的趋向； （5）提倡自然主义，东方装饰和东方艺术的特点 5、简述莫里斯对生活世界的贡献（简述莫里斯的设计思想） 19世纪中期英国产生的工艺美术运动是以复兴手工艺为前提，其宗旨是为大众生产美观而实用的物品。 莫里斯发起了这场运动，他接受了拉斯金的复古和民主思想，根据自己的需要设计了自己的住宅并开设了自己的公司，开始从事家具等的设计与制作，吸引了许多追随者。由于他们的设计是手工艺制作，无法为大众服务而不能发扬光大。但他提出的“为人民所创造，为人民所服务”及“美术与技术相结合”的设计理念正是现代设计思想的精神内涵，后来被包豪斯和现代设计运动锁秉承和发展。
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
学习“现代设计方法”课程感想 11材料2班夏万林学号20110410210234 现代设计方法，用英文取名为“Modern Design Technique”，是当今时代为产品制造或工程项目完成到实体化全过程而制订的技术上的方案、图样与程序。“现代设计方法”是对应于传统设计方法而提出与发展的，为一种大概念，有大的范畴，其下位可有现代机械设计方法、现代模具设计方法等。 进入大三，迎接我们的是真正的专业课，不再是以前的公共课或者是专业基础课，而《优化设计导论》作为专业课中的必修课，即是非常重要的一门课，同时也是一门结合机械类各科目知识的一门综合性课程。在近一学期的学习中，我不仅仅是学到了比较多的综合性设计方法同时也很好的认识了我们的好老师-卢老师。卢老师的课堂教学非常幽默且具有非常强的科学性。卢老师基本上是每节课都会要求同学自己动手画画做做，不要总是这样听着而什么是事都不做，尽量调动大家学习的积极性，让大家多学点，让同学愿意听，想去学。 这门课程给我们讲解了有限元设计、优化设计、机电一体化设计、计算机辅助设计、创新设计、生命周期设计、虚拟设计、稳健设计、并行设计、智能设计等十种现代设计方法。其中前面四种为较成熟应用正普及类，后面六种为较新颖内容正发展类，可以说是设计学的一个大综合。广义最优化方法有解析法、数值法、图解法、实验法、情况研究法等，工程技术问题中的最优化方法主要是指解析法和数值法，且以数值法为最典型、最具代表性，因此、本书主要讲述数值法。
纵观世界机械类设计发展历史，从19世纪中叶英国工业革命至今，机械工业不断革新其要求也不断改变，现今对各个设计员的要求不断提升，由以前的单一机械结构设计到后来的机电一体化再到如今的机、电、计算机三位一体的设计要求，这样对于我们大学生尤其是三本院校的大学生，本身基础较薄弱，学习现代设计要求也不断提高、相应的难度也在提升。 通过这半个学期的学习，自己对现代设计方法有了一定的认知和掌握。我觉得开设本课程要达到的主要目的是：通过对经典解析法、线性规划与非线性规划法、数值法中的基本概念、理论和方法的学习，对工程设计实例分析的了解和熟悉，我们可以拓宽视野，增强创新设计意识，掌握现代设计方法的基本思想和基本方法，初步具有解决机械优化设计和分析问题的能力。学校的图书馆也有许多相关的书籍期刊，通过课本的学习和课外知识的学习以及《机械设计》课程学习的基础，我对设计过程的复杂性和相关基础过程有了一定的认识，其过程主要为首先是任务的提出，确定需求和潜在的需求；然后是可理解的形成，即概念设计，包括扫描技术可能和产生矛盾统一设想；最后是对可能解的评估、优选和确认，并产生最终解。通过这门课程的学习我还解决了另一个问题，对机械设计的现代设计方法的相关类型有了一定的认识。通过课程中的优化设计、解析法、数值法等方面的学习我深刻的认识到现代设计方法主要基于以下四个类型开展设计方案的。主要是结构模块化设计方法、基于产品特征知识的设计方法、系统化设计方法、智能化设计方法四个方面的设计方法，我的学习提
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 一、填空题 1、综合来说，阿尔托的设计艺术理论包括三个方面：信息理论、表现理论和人文风格。 2、在今天看来，构成主义的主要代表人物当推埃尔?列捷西斯基、塔特林、佩夫斯纳、嘉博，以及乔治?斯登伯和弗拉迪莫?斯登伯兄弟。 3、提西、奥斯玛特、盖斯布勒三人堪称20世纪60年代开创后现代主义平面设计的重要人物，他们的设计给以后的平面设计家在探索这个方向上以重要启示。 3、在苏格兰的“新艺术”运动中，格拉斯哥风格的主要奠基人有（马金托什）、（赫伯特?马克奈）和（麦当娜）姊妹，他们称为格拉斯哥四人。 4、包豪斯最早担任基础课教育的三位全职教员是（伊顿）、（马科斯）、（费宁格），他们都是形式导师。 5、20世纪初期，对现代主义设计思想体系的形成贡献最大的人物是（科布西耶）、（格罗佩斯）、（米斯凡德洛）（弗兰克赖特）、（阿尔瓦阿图）等人。 6、英国“波普”设计比较集中反映在（时装设计）、（家具设计）、（室内设计）、（平面设计）几个方面。 7、“工艺美术”运动最主要的代表人物是英国的（威廉莫里斯）。他是英国工艺美术运动的奠基人，是真正实现英国理论家（拉斯金）思想的一个重要设计先驱。 1、从工业革命以后至20世纪50年代，世界工业设计的发展大体可分为英国的工艺美术运动、法国和比利时的新艺术运动、德国的现代主义运动、法国等国的装饰艺术运动和美国的国际主义风格等运动或风格。 2、“装饰是罪恶”是由设计师卢斯提出。 3、“少即是多”是由设计师米斯·凡德罗提出的，他的代表作有巴塞罗那椅。 4、美国第一代设计师以罗维德、雷福斯为代表。 5、20世纪80年代初，意大利著名设计师索塔萨斯倡导了建立“孟菲斯”设计小组。 6、美国样式主义风格中最为典型的一种设计风格是流线型风格。 7、瑞士画家伊顿成为第一个创造现代基础课的人，也是最早引入现代色彩体系的教育家之一。他和马克斯、费宁格是最早担任包豪斯基础课的全职教员。 8、英国建筑师理察·罗杰斯于1976年在巴黎建成“蓬皮杜国家艺术和文化中心”。 9、吉马德是法国新艺术的代表人物，最具影响的作品是巴黎地铁入口。 10、西班牙建筑师安东尼·高蒂在新艺术运动中最引人注目代表作是西班牙巴塞罗那的米拉公寓。 11、文杜里的“后现代主义”建筑理论“少即是乏味”与现代主义“少即是多”的信条针锋相对。 12、查尔斯·穆尔设计的新奥尔良意大利广场是后现代主义建筑设计的典型体现。 13、里特维尔德设计的红蓝椅揭示了“风格派”运动的哲学精髓，成为现代设计史上经典之作。 14、1980年在意大利成立的孟菲斯设计师集团是后现代主义在设计界最有影响的组织。15、1851年，在伦敦的海德公园举办了首届世界博览会，约瑟夫·帕克斯顿设计了著名的“水晶宫”。 16、1919年塔特林创作的第三国际纪念塔是构成主义的代表之作。 17、位于纽约的美国电报电话公司纽约总部大厦是后现代主义建筑的代表作。 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 现代设计方法 现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。以满足市场产品的质量、性能、时间、成本、价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,研究、改进、创造产品和工艺等活动过程所用到的技术和知识群体的总称。 现代设计方法有:并行设计、虚拟设计、绿色设计、可靠性设计、智能优化设计、计算机辅助设计、动态设计、模块化设计、计算机仿真设计、人机学设计、摩擦学设计、反求设计、疲劳设计。 一、并行设计 并行设计是一种对产品及其相关过程(包括设计制造过程和相关的支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式。强调产品开发人员一开始就考虑产品从概念设计到消亡的整个生命周期里的所有相关因素的影响，把一切可能产生的错误、矛盾和冲突尽可能及早地发现和解决，以缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量。 二、虚拟设计 在达到产品并行的目的以后，为了使产品一次设计成功，减少反复，往往会采用仿真技术，而对机电产品模型的建立和仿真又属于是虚拟设计的范畴。所谓的虚拟制造(也叫拟实制造)指的是利用仿真技术、信息技术、计算机技术和现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，发现制造过程中可能出现的问题，在真实制造以前，解决这些问题，以缩减产品上市的时间，降低产品开发、制造成本，并提高产品的市场竞争力。 三、绿色设计 绿色设计是指以环境资源保护为核心概念的设计过程，其基本思想就是在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳人产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响为最小。 产品设计的基本流程为：市场调研--草图构思--方案设计。 四、可靠性设计 机电产品的可靠性设计可定义为:产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。可靠性设计是以概率论为数学基础，从统计学的角度去观察偶然事件，并从偶然事件中找出其某些必然发生的规律，而这些规律一般反映了在随机变量与随机变量发生的可能性(概率)之间的关系。用来描述这种关系的模型很多，如正态分布模型、指数分布模和威尔分布模型。 五、智能优化设计 随着与机电一体化相关技术不断的发展，以及机电一体化技术的广泛使用，我们面临的将是越来越复杂的机电系统。解决复杂系统的出路在于使用智能优化的设计手段。智能优化设计突破了传统的优化设计的局限，它更强调人工智能在优化设计中的作用。智能优化设计应该以计算机为实现手段，与控制论、信息论、决策论相结合，使现代机电产品具有自学习、自组织、自适应的能力，其创造性在于借助三维图形，智能化软件和多媒体工具等对产品进行开发设计。 六、计算机辅助设计 机械计算机辅助设计（机械CAD）技术，是在一定的计算机辅助设计平台上，对所设计的机械零、部件，输入要达到的技术参数，由计算机进行强度，刚度，稳定性校核，然后输出标准的机械图纸，简化了大量人工计算及绘图，效率比人工提高几十倍甚至更多。 七、动态设计 动态设计法是在计算参数难以准确确定、设计理论和方法带有经验性和类比性时，根据施工 世界现代设计史复习试题 一、填空题 1、综合来说，阿尔托的设计艺术理论包括三个方面：信息理论、表现理论和人文风格。 2、在今天看来，构成主义的主要代表人物当推埃尔?列捷西斯基、塔特林、佩夫斯纳、嘉博，以及乔治?斯登伯和弗拉迪莫?斯登伯兄弟。 3、提西、奥斯玛特、盖斯布勒三人堪称20世纪60年代开创后现代主义平面设计的重要人物，他们的设计给以后的平面设计家在探索这个方向上以重要启示。 3、在苏格兰的“新艺术”运动中，格拉斯哥风格的主要奠基人有（马金托什）、（赫伯特?马克奈）和（麦当娜）姊妹，他们称为格拉斯哥四人。 4、包豪斯最早担任基础课教育的三位全职教员是（伊顿）、（马科斯）、（费宁格），他们都是形式导师。 5、20世纪初期，对现代主义设计思想体系的形成贡献最大的人物是（科布西耶）、（格罗佩斯）、（米斯凡德洛）（弗兰克赖特）、（阿尔瓦阿图）等人。 6、英国“波普”设计比较集中反映在（时装设计）、（家具设计）、（室内设计）、（平面设计）几个方面。 7、“工艺美术”运动最主要的代表人物是英国的（威廉莫里斯）。他是英国工艺美术运动的奠基人，是真正实现英国理论家（拉斯金）思想的一个重要设计先驱。 二、名词解释 1.乌尔姆设计学院（1953----1968）联邦德国乌尔姆市 提出理性设计的原则，与企业联系，发展出系统设计方法，形成了所谓的“乌尔姆哲学”。乌尔姆所体现的是一种战后工业化时期的知识分子式的新理想主义，它虽然具有非常合理的内容，但是由于过于强调技术因素、工业化特征、科学的设计程序，因而没有考虑、甚至是忽视人的基本心理需求，设计风格冷漠、缺乏人格、缺乏个性、单调。 乌尔姆设计学院的建立和发展，是设计教育理工化的一个重要开端。 2.“工艺美术”运动 是起源于英国19世纪下半叶的一场设计运动，其起因是针对家具、室内产品、建筑的工业批量生产所造成的设计水准下降的局面。这场运动的理论指导是约翰?拉斯金，而运动的主要人物则是艺术家、诗人威廉?莫里斯。他与艺术家福特?布朗等共同组成了艺术小组拉斐尔前派，他们主张回溯中世纪传统，同时也受到日本艺术的影响，目的是诚实的艺术和回复手工艺传统。他们的设计主要集中在首饰、书籍装帧、纺织品、墙纸、家具和其他的用品上。他们反对机器美学，主张为少数人设计少数的产品。 3.包豪斯 是1919年在德国成立的一所设计学院，也是世界上第一所完全为发展设计教育而建立的学院。这所由德国著名建筑家、设计理论家沃尔特?格罗佩斯创建的学院，通过10多年的努力，集中了20世纪初欧洲各国对于设计的新探索与试验成果，特别是荷兰“风格派”运动、苏联构成主义运动的成果，加以发展和完善，成为集欧洲现代主义设计大成的中心，它把欧洲的现代主义设计运动推倒一个空前高度。虽然这所学校在1933年4月被纳粹政府强行关闭了，但是，它对于现代设计教育的影响是巨大的。20世纪30年代末期，包豪斯的主要领导人物和大批学生、教员因为逃避纳粹法西斯的政治迫害而移居美国，从而把他们在欧洲进行的设计探索、把欧洲现代主义设计思想也带到了新大陆。第二次世界大战结束后，通过他们的教育和设计实践，以美国经济的强大实力为依托，终于把包豪斯的影响发展成一种新的国际主义风格，从而又影响到全世界。 4.“有计划的废止制度” 通用汽车公司的总裁斯隆和设计师厄尔在通用汽车公司中的一个非常大的贡献是创造了汽车设计的新模式，即有计划的废止制度。按照他们的主张，在设计新的汽车式样的时候，必须 现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。以满足市场产品的质量、性能、时间、成本、价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,研究、改进、创造产品和工艺等活动过程所用到的技术和知识群体的总称。 现代设计方法有:并行设计、虚拟设计、绿色设计、可靠性设计、智能优化设计、计算机辅助设计、动态设计、模块化设计、计算机仿真设计、人机学设计、摩擦学设计、反求设计、疲劳设计 一、并行设计 并行设计是一种对产品及其相关过程(包括设计制造过程和相关的支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式。强调产品开发人员一开始就考虑产品从概念设计到消亡的整个生命周期里的所有相关因素的影响，把一切可能产生的错误、矛盾和冲突尽可能及早地发现和解决，以缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量。并行设计作为现代设计理论及方法的范畴，目前已形成的并行设计方法基本上可以分为两大类: (l)基于人员协同和集成的并行化。就是把组成与产品方面有关的，针对给定设计任务的专门的、综合性的设计团体(企业)协同起来。 丰田的产品开发过程有四个主要内容： ●一个产生主要设计的概念论文的规划阶段 ●同步设计的系统设计阶段 ●一个具有设计标准的详细设计阶段 ●一个精益生产的样机模具阶段。 ●广泛地协调，不仅仅在设计而且还有生产以及销售 ●协调从概念到市场完整的项目 ●概念创造以及概念支持者 ●规格、成本目标、设计以及主要部件选择，确信产品概念精确地被转换为车型的技术细节 ●直接地、经常地与设计师以及工程师交流 ●建立与顾客直接接触（产品经理办公室实施它自己的市场调查，除了通过市场营销进行的定期市场调查）。 前端设计 设计环节与供应商实现设计的集成 多部门协调研发 以客户为中心 降低批量规模 (2)基于信息、知识协同和集成的并行化。该方法基于计算机网络来实现，各零部件的设计人员通过计算机网络对机电产品进行设计，并进行可制造性、经济性、可靠性、可装配性等内容的分析及时的反馈信息，并按要求修改各零部件的设计模型，直至整个机电产品完成为止。可以采用面向制造(DFM)和面向装配(DFA)的设计方法，涉及CAX技术、产品信息集成(PDM)技术以及与人员协同集成有关的信息技术。 当然，这两种机电产品并行设计方法并不是相互独立的。在实际应用过程中，它们往往是紧密结合在一起的。实例： 《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?世界现代设计史题库
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