华北水利水电大学《现代设计理论与方法》试题

第一章1. 施工导流的主要任务是什么？答：（采取“导、截、拦、蓄、泄”等工程措施，来解决施工和水流蓄泄之间的矛盾，避免水流对水工建筑物施工的不利影响，把水流全部或部分导向下游或拦蓄起来，以保证水工建筑物的干地施工，在施工期内不影响或尽可能减少影响水资源的综合利用。

）周密地分析研究水文、地形、地质、水文地质、枢纽布置及施工条件等基本资料，在满足上述要求的前提下，选定导流标准，划分导流时段，确定导流设计流量；选择导流方案及导流建筑物的型式；确定导流建筑物的布置、构造及尺寸；拟定导流建筑物修建、拆除、堵塞的施工方法以及截断河床水流、拦洪度汛和基坑排水等措施。

2. 试述常用的施工导流方式及其使用条件？答：A、分段围堰法导流：亦称分期围堰法，即用围堰将水工建筑物分段、分期维护起来进行施工的方法。

一般适用于：河床宽、流量大、工期较长的工程，尤其适用于通航河段和冰棱严重的河流。

（河床狭窄，基坑工作面不大，水深，流急，和由于覆盖层较深难于候筑纵向围堰实现分期导流的地方）B、全段围堰法导流：即在河床主体工程的上下游各建一道断流围堰，使水流经河床以外的临时或永久泄水道下泄。

适用于导流流量小的情况。

（流量很大的平原河道或沙谷较宽的山区河流上修建混凝土坝枢纽）（大湖泊出口修建闸坝，坡降很陡的山区河道）C、一些辅助导流的方式：①淹没基坑法导流（全段、分段均可使用）②束窄河床导流③明渠导流（适用于岸坡平缓的平原河道）④隧洞导流（山区河流、河谷狭窄，两岸地形陡峻，山岩坚实）⑤底孔导流⑥坝体缺口导流（修建混凝土坝）⑦涵管导流（流量较小的土石坝、堆石坝工程）11. 试述截流的基本方法及其主要施工过程？答：河道截流有立堵法、平堵法、立平堵法、平立堵法、下闸截流以及定向爆破截流等多种方法，但基本方法为立堵法和平堵法两种。

1.立堵法：将截流材料从龙口的一端向另一端或从两端向中间抛投进占，逐渐束窄龙口，直至全部拦断。

截流材料通常用自卸汽车在进占戗堤的端部直接卸料入水，或先在堤头卸料，再用推土机推入水中。

华北水利水电学院试题第二套（A卷）～学年第一学期级专业建筑材料试题学号：姓名：……………………………………密…………封……………线…………………………………一、名词解释（每题4分，共20分）1．建筑材料：2．减水剂：3．密度：4．木材纤维饱和点：5．耐久性：二、填空（每题2分，共20分）1．软化系数越大，此种材料的耐水性。

2．石油沥青的基本组分是。

3．墙体围护材料在建筑中起作用。

4．欲制取低热水泥，应提高硅酸盐水泥熟料中的矿物的含量。

5．活性混合材料能与水泥水化产物中的发生反应。

6．混凝土中掺入引气剂后，可明显提高抗渗性和。

第 1页共 3页华北水利水电学院试题第二套（A卷）～学年第一学期级专业建筑材料试题学号：姓名：……………………………………密…………封……………线…………………………………7．石油沥青牌号越低，针入度越，软化点越，延伸度越。

8．是影响木材湿胀干缩性能的临界点。

9．引起水泥石腐蚀的内因是水泥石中的和。

10.钢材选用时要考虑、、、、五种因素。

三、问答题（每题8分，共40分）1．混凝土配合比设计时，水灰比参数是如何确定的？2．在混凝土试验时，要提高混凝土拌合物流动性可采取什么措施？ 3．何谓沥青的老化？如何延缓沥青的老化？ 4．什么是装饰材料？在建筑物上起什么作用？第 2 页 共 3页华 北 水 利 水 电 学 院 试 题第二套（A 卷）～ 学年 第 一 学期 级 专业 建筑材料 试题学号： 姓名：……………………………………密…………封……………线…………………………………5．简述水泥胶砂强度试验的过程。

五、计算题（20分）第 3 页 共 3 页 《建筑材料》试题答案第二套（A 卷）～ 学年 第 学期 级 专业_建筑材料 课程一、名词解释（每题4分，共20分）1.是指各类建筑工程中应用的各种材料及其制品 。

2.为了改善混凝土性能，在拌制混凝土过程中掺入不超过水泥质量5％的其它物质。

全国见习机械设计工程师资格认证考试“现代设计方法”答案一、填空题（每小题2分，共12分）1. 可靠度 。

2. 有效度 .3. _中位寿命___.4. ___正态___。

5. s R =3)1(1R --6.均匀性假设 各向同性假设。

二、简答题（每小题5分，共15分）1. 请简要回答TRIZ 理论中解决物理冲突的4个分离原理。

1) 空间分离（1分）2）时间分离（1分）3）基于条件的分离（1.5分）4）整体与部分的分离（1.5分）2.请在下图中的？处（共有3处！），填入正确的答案。

使之形成一个完整的应用TRIZ 理论解决发明问题的一般方法流程。

3. 在对结构进行离散化处理时，若单元划分得不合理将会大大降低计算结果的精度，甚至产生错误的结果。

试指出下图中3种四边形单元网格划分不合理的原因。

答：1）a 单元的节点交叉编号，网格面过分扭曲；（2分）2）b 单元的内角大于180度，各个内角相差太大；（2分）3）c 单元长宽比太小，各个边长相差太大；（1分）三、计算题（总分30分）1、（本题满分10分）设某无约束优化问题的目标函数是f (X )=x 12+9x 22, 已知初始迭代点X (0)=[2 2]T , 第一次迭代所取的方向S (0)=[-0.7433 -0.669]T , 步长α(0)=0.30168,。

1）试计算第一次迭代计算所获得的迭代点X (1)及其所对应的函数值。

2）试计算f (X )在X (1)处的梯度。

3）若在X (1)处采用梯度法做优化搜索，试求相应的搜索方向（按单位向量表示）。

解：1) X (1)＝X (0)+α(0) S (0)＝22⎡⎤⎢⎥⎣⎦+0.30168⎥⎦⎤⎢⎣⎡--669.07433.0 =⎥⎦⎤⎢⎣⎡7982.17758.1（3分） f (X (1))=32.2552（1分） 2）X (1)＝⎥⎦⎤⎢⎣⎡7982.17758.1，X (1)点处的梯度为 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=∇3676.325516.37982.1*187758.1*2182)()1(1)1(1(1)x x X f （3分）3）搜索方向)1(S 为负梯度方向，其单位向量表示式为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∇∇-=994.01091.03676.325516.33676.325516.3)()(22)1()1()1(X X S f f （3分）2、(本题满分10分) 已知约束优化问题的数学模型min f(X )=x 12+x 22-2x 2+1s.t. g(X )=3-x 1≤01) 请构造出该问题的内点惩罚函数；2) 试用求极值的方法求其最优解（列出X *的解析式）；3) 当r (k)取何值时该惩罚函数的最优解与原问题的最优解一致？并解出最优解。

现代设计方法参考答案1．凸规划对于约束优化问题。

2．可行搜索方向是指当设计点沿该方向作微量移动时，目标函数值下降，且不会越出可行域。

3．设计空间：n个设计变量为坐标所组成的实空间，它是所有设计方案的组合7. 黄金分割法：是指将一线段分成两段的方法，使整段长与较长段的长度比值等于较长段与较短段长度的比值。

8.可行域：满足所有约束条件的设计点，它在设计空间中的活动范围称作可行域一、与文件系统相比，数据库系统的主要特征有哪些？关于数据库系统对比文件系统的优点有：1、提高了数据的共享性，使多个用户能够同时访问数据库中的数据。

2、提高了数据的一致性和完整性。

3、提供数据与应用程序的独立性。

二、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：常用的可靠度三种分配方法和各自的分配原则如下：（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）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。

（3）最优分配法：全面考虑各种殷素的影响，采用优化方法分配可靠度。

三、在有限元分析时，什么情况下适合选择一维、二维、三维单元？（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）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时，选用二维单元。

（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时，选用三维单元。

四、简述梯度法的基本原理和特点梯度法的基本原理：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。

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，对原始点要求不高，在接近极小点位置时收敛速度很慢。

五、什么是可靠性、可靠度？二者有何关系？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。

《现代设计理论与方法》试卷A参考答案及评分标准一、零件失效在不同失效期具有哪些特点？（1）早期失效期早期失效期一般出现在产品开始工作后的较早时期，一般为产品试车跑合阶段。

在这一阶段中，失效率由开始很高的数值急剧地下降到某一稳定的数值。

引起这一阶段失效率特别高的原因主要是由于材料不良、制造工艺缺陷、检验差错以及设计缺点等因素引起。

（2）正常运行期正常运行期又称有效寿命期。

在该阶段内如果产品发生失效，一般都是由于偶然的原因而引起的，因而该阶段也称为偶然失效期。

其失效的特点是随机的，例如个别产品由于使用过程中工作条件发生不可预测的突然变化而导致失效。

这个时期的失效率低且稳定，近似为常数，是产品的最佳状态时期。

（3）耗损失效期耗损失效期出现在产品使用的后期。

其特点是失效率随工作时间的增加而上升。

耗损失效主要是产品经长期使用后，由于某些零件的疲劳、老化、过度磨损等原因，已渐近衰竭，从而处于频发失效状态，使失效率随时间推移而上升，最终回导致产品的功能终止。

二、可靠性分布有哪几种常用分布函数，试写出它们的表达式。

（1）二项分布 ),,2,1,0()(n r q p C r X P r n r r n ===-r n r r n kr q p C k r F -=∑=≤0)( （2）泊松分布 ),2,1,0(,!)(n r r e r X P r ===-μμ（3）指数分布（4）正态分布（5）对数正态分布（6）威布尔分布三、试述产品的正向设计和反求工程设计的基本过程。

正向工程与反求工程过程两者比较，最本质的区别在于：正向工程是由抽象的较高层次概念或独立实现的设计过渡到设计的物理实现，从设计概念至CAD 模型具有一个明确的过程。

而反求工程是基于一个实物原型来构造它的设计概念，并且通过对重构模型特征参数的调整和修改来达到对实物原型的产品复制和创新，以满足产品更新换代和创新设计的要求。

在反求工程中，由离散的数字化点到CAD 模型的建立是一个复杂的设计推理和数据加工过程。

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．对于多元函数的无约束优化问题，判断其最优点可以根据（ ）A ．目标函数的梯度判定B ．目标函数的性态判定C ．目标函数的凹凸性判定D ．目标函数值的大小判定2．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）<F （16），则缩小后的区间为（ ）A ．〔10，16〕B ．〔10，13〕C ．〔13，16〕D ．〔16，20〕3．多元函数F （X ）在X ＊处存在极大值的充分必要条件是：在X*处的Hessian 矩阵（ ）A ．等于零B ．大于零C ．负定D ．正定4．对于函数F （x ）=22122X X + ，从初始点x(0)={1,1}T 出发，沿方向s(0)={-1,-2}T 进行一维搜索，最优步长因子为（ ）A ．10／16B ．5／9C ．9／34D ．1／25．目标函数F （x ）=221212X X X X +-，具有等式约束，其等式约束条件为h(x)=x1+x2-1=0,则目标函数的极小值为（ ）A ．1B ．0.5C ．0.25D ．0.16．在有限元分析中，划分单元时，在应力变化大的区域应该（ ）A 单元数量应多一些，单元尺寸小一些B 单元数量应少一些，单元尺寸大一些C 单元数量应多一些，单元尺寸大一些D ．单元尺寸和数量随便确定7．如果两个随机变量A 和B 均服从正态分布，即A ＝N （100，0.05），B ＝N （200，0.02），则随机变量A 在 0.05之间分布的百分数与随机变量B 在 0.02之间分布的百分数（ ）A ．之比为2.5B ．之差为0.5C ．之比为0.4D ．相等8．根据强度—应力干涉理论，可以判定，当强度均值μr 大于应力均值μs 时，则零件可靠度R 的值（ ）A ．小于0.5B ．等于0.5C ．大于0.5D ．等于19．决定正态分布曲线形状的参数是（ ）A ．正态变量B ．均值和标准差C ．均值D ．标准差10．按照强度－应力干涉理论，下面哪个措施不能提高零件可靠度（ ）A ．减少零件应力的标准差B ．提高材料强度的均值和标准差C ．减少材料强度的标准差D ．降低零件应力的均值11.对一根只受轴向载荷的杆单元，k 12为负号的物理意义可理解为（ ）A.当节点2沿轴向产生位移时，在节点1引起的载荷与其方向相同B.当节点2沿轴向产生位移时，在节点1引起的载荷与其方向相反C.当节点2沿轴向产生位移时，在节点1引起的位移与其方向相同D.当节点2沿轴向产生位移时，在节点1引起的位移与其方向相反12.图示三角形单元非节点载荷的节点等效载荷为（ ）A.F yi =-100KN F yj =-50KN F yk =0B. F yi =-80KN F yj =-70KN F yk =0C. F yi =-70KN F yj =-80KN F yk =0D. F yi =-50KN F yj =-100KN F yk =013.若知某产品的失效密度f(t)，则其平均寿命T 可表为（ ）A.f t dt t ()0⎰B.f t dt t ()∞⎰C.f t f t dt t ()()∞⎰D. tf t dt t ()∞⎰ 14.任选N 0个产品，在规定的条件下进行可靠性实验。

现代设计方法考试题库（原创实用版4篇）篇1 目录1.现代设计方法考试题库概述2.现代设计方法考试题库的内容和特点3.现代设计方法考试题库的使用方法和注意事项4.现代设计方法考试题库的优缺点5.现代设计方法考试题库的应用前景篇1正文一、概述现代设计方法考试题库是一套针对现代设计方法的学习和考试而设计的题库，主要包括机械设计、电子设计、汽车设计等方面的内容。

该题库的目的是帮助学生更好地掌握现代设计方法，提高设计能力和竞争力。

二、内容和特点1.现代设计方法考试题库的内容涵盖了机械设计、电子设计、汽车设计等各个领域，包含了现代设计方法的各个方面。

2.现代设计方法考试题库的特点是注重实际应用，结合具体案例进行分析和讲解，具有很强的实践性和可操作性。

3.现代设计方法考试题库还提供了大量的练习题和模拟试题，可以帮助学生进行有针对性的练习和测试。

三、使用方法和注意事项1.现代设计方法考试题库的使用方法非常简单，只需要按照题目的要求进行选择或填写答案即可。

2.在使用现代设计方法考试题库时，需要注意题目的正确性和准确性，对于不理解的题目可以暂时跳过，最后再回来查看。

3.在使用现代设计方法考试题库时，还需要注意题目的难度和范围，根据自己的实际情况进行选择和练习。

四、优缺点1.现代设计方法考试题库的优点是内容全面、针对性强、实用性高，可以帮助学生更好地掌握现代设计方法。

2.现代设计方法考试题库的缺点是题目数量较多，需要花费一定的时间和精力进行学习和练习。

3.现代设计方法考试题库的适用范围比较广，适用于各种类型的学习者和考试者。

五、应用前景随着现代设计方法的不断发展，现代设计方法考试题库的应用前景也越来越广阔。

该题库可以应用于各种教育机构和企业的培训和考核中，也可以作为个人学习和自我提升的工具。

篇2 目录1.现代设计方法考试题库概述2.现代设计方法考试题库的内容和特点3.现代设计方法考试题库的使用方法和效果4.现代设计方法考试题库的不足和改进建议5.现代设计方法考试题库的应用前景和价值篇2正文一、概述现代设计方法考试题库是一套针对现代设计方法的学习和考试使用的题库。

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。

⨯=，0.32E11.2pa1001=习题图2-1 框架结构2. 自行车扳手由钢制成，尺寸如习题图2-2，pa 1001.2E 11⨯=，0.32=μ，扳手的厚度为3mm,受力分布如图示，左边六边形固定，求受力后的应力、应变、及变形。

《现代设计方法》考题及答案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、Widrow-Hoff 学习规则）2章。

二、选择题(每题1分,共10分)1、在遗传算法中，若两个个体的二进制编码为01111、*****，以这两个个体为双亲，随机地选一个交叉点（如第二点），交叉点后的基因链码相互交换，从而产生两个新个体作为后代。

现代设计方法简答题第一章 (3)1.与文件系统相比，数据库系统的主要特征有哪些？ (3)2. CAD技术在机械工业中的应用主要有哪几方面？ (3)3, 特征造型是如何定义的？ (3)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？ (3)5. 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。

(3)6. 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？ (4)7.在进行图形处理时，为什么要引入规格化设备坐标系？ (4)8.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。

(4)9. 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。

(4)10．试简述消隐处理中的Z向深度缓冲算法的基本原理． (4)11,说明消隐算法中的分段扫描线算法的原理 (5)12.什么叫事物物性表？其作用是什么？ (5)13.试简述编码剪裁（Cohen-Sutherland）算法的基本原理。

(5)14. 标准件特性文件中标准件图形是如何构成的？ (5)15．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？ (5)16.什么是数据模型？常用的数据模型有哪三种？ (6)17.边界表示法的基本思想 (6)18.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。

(6)19.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。

(6)20.采用最小二乘法进行多项式拟合时应注意哪些问题？（p65） (6)21.说明实体几何模型有哪些主要应用。

（p51） (7)第二章 (7)22．什么是库恩－塔克条件？其几何意义是什么？（P99） (7)23.迭代法的基本思想是什么？常用的终止准则有哪些？ (7)24. 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？ (7)25．什么是约束条件？约束条件和可行域有何关系？ (7)26．常用的迭代终止准则有哪些？ (8)27．等值线有哪些特点？ (8)28. 简述复合形法的优化过程的基本原理。

现代设计方法模拟试题（一）一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其号码写在题干的括号内。

每小题1分，共30分)1.试判别矩阵1111⎡⎣⎢⎤⎦⎥，它是（ 4 ） ①单位矩阵 ②正定矩阵 ③负定矩阵 ④不定矩阵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（ 2 ） ①1 ②2 ③3 ④43.约束极值点的库恩——塔克条件为：-∇=∇=∑F X g Xii qi()()**λ1，当约束函数是g i (X)≤0和λi>0时，则q 应为（ 4 ）①等式约束数目 ②不等式约束数目③起作用的等式约束数目 ④起作用的不等式约束数目 4.机电产品的平均失效率λ(t)，它表征了该产品工作到t 时刻后（ 1 ）①单位时刻内发生失效的概率 ②单位时刻内发生失效的产品数 ③的累积失效数与受试产品总数之比④的累积失效数与仍正常工作的产品数之比5.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（ 3 ） ①任意四边形→任意四边形 ②正方形→任意四边形 ③任意四边形→正方形 ④正方形→正方形6.在图示极小化的约束优化问题中，最优点为（ 3 ） ①A ②B ③C ④D7.图示弹簧系统的总体刚度矩阵为（ 3 ）8.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）5755514847则该产品的存活频率R (200)为（ 2 ）①0.00125 ②0.8 ③0.001 ④0.29.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（ 2 ） ①可行方向法 ②复合形法 ③DFP 法 ④BFGS 法 10.轴对称问题中，值等于零的应变是（ 1 ）①γr θ ②γrz ③εθ ④εr 11.在任何一个单元内（ 4 ）①只有节点符合位移模式 ②只有边界点符合位移模式 ③只有边界点和节点符合位移模式 ④单元内任意点均符合位移模式12.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（ 2 ） ①威布尔分布 ②指数分布 ③正态分布 ④泊松分布13.内点罚函数Φ(X,r (k))=F(X)-r (k)101g 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（ 1 ） ①r (k)趋向零，11g X u u m()=∑不趋向零 ②r (k)趋向零，11g X uu m()=∑趋向零 ③r (k)不趋向零，11g X u u m()=∑趋向零 ④r (k)不趋向零，11g X uu m()=∑不趋向零 14.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（ 3 ）①正态分布 ②对数正态分布 ③指数分布 ④威布尔分布15.0.618法在迭代运算的过程中，区间的缩短率是（ 1 ） ①不变的 ②任意变化的 ③逐渐变大 ④逐渐变小16.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（ 3 ） ①Φ(X,M (k))=F(X)+M(k){max[(),]},()gX Mu u mk 012=∑为递增正数序列②Φ(X,M (k))=F(X)+M(k){max[(),]},()gX M uu mk 012=∑为递减正数序列③Φ(X,M (k))=F(X)+M(k){min[(),]},()gx M uu mk 012=∑为递增正数序列④Φ(X,M (k))=F(X)+M(k){min[(),]},()gx M uu mk 012=∑为递减正数序列17.对于每节点具有三个位移分量的杆单元，两节点局部码为1，2，总码为4和3.则其单元刚度矩阵中的元素k 12应放入总体刚度矩阵［K ］的（ 4 ）①第1行第2列上 ②第4行第3列上 ③第4行第6列上 ④第10行第11列上 18.标准正态分布的均值和标准离差为（ 4 ）①μ=1,σ=0 ②μ=1,σ=1 ③μ=0,σ=0 ④μ=0,σ=119.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（ 4 ） ①可行方向法 ②复合形法 ③内点罚函数法 ④外点罚函数法20.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。

第三章 优化设计部分习题解答1、优化设计问题的数学模型由哪几个部份组成?其一般的表达形式是什么?答：一般由设计变量，目标函数和约束条件组成。

其一般表达式为：min (),..()01,2,,()01,2,,n j k f R s t g j m h k l ∈⎧⎪≤=⎨⎪==⎩x x x x2、判断下列目标函数是否有极值点。

122212221122(1)()(2)()(3)()346F X x x F X x x F X x x x x =⎧⎪=-⎨⎪=+++⎩解：（1）2*10()000x F X X x ⎡⎤⎡⎤∇=⇒=⇒=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦*X 处的Hessen 矩阵为：122112*202120()()01()()()10x x F X F X x x x H X F X F X x x x ==∂∂⎡⎤⎢⎥⎡⎤⎢⎥==⎢⎥∂∂⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦其二阶代数主子式**()10HX =-<故知目标函数没有极值点。

（2）同理，无极值点 （3）存在极值点，**[0,0],()6T X F X ==3、确定函数3()389f x x x =-+的一个搜索区间，初始点00x =，初始步长00.1h =。

解：可依照进退法搜索的思路进行， （1）第一步搜索0010,()9x f x f ===100210.1,()8.203x x h f f x =+===12f f >（2）第二步搜索 令0020.2h h ==，300330.2,()7.424x x h f f x =+===2323,x x f f <>，此时令1122230.1,8.2030.2,7.424x f f x f f ======（3）第三步搜索 令0020.4h h ==，310330.5,() 5.375x x h f f x =+===2323,x x f f <>，此时令121223230.2,7.4240.5, 5.375x x f f x x f f ========（4）第四步搜索 令0020.8h h ==，310331,()4x x h f f x =+===2323,x x f f <>，此时令121223230.5, 5.3751,4x x f f x x f f ========（5）第五步搜索 令002 1.6h h ==，310332.1,()19.983x x h f f x =+===2323,x x f f <<，故初始搜索区间为13[,][0.5,2.1]x x =4、按二次插值法框图步骤，计算函数32()8273f x x x x =--+的最优解，初始搜索区间[0,2]，迭代精度0.01ε=。

《现代设计方法与理论》课程试题现代机械设讣理论及方法大作业及考试题一、提交一份现代机械设计理论与方法理论及实际应用综述报告要求：阐述五种以上现代设计方法，参考文献不低于10篇，其中必须包含有英文参考文献。

二、完成现代机械设计理论与方法开卷试题，试卷题LI如下：1、采用系统化设计流程说明某公司今年需要投资研发一款新型汽车的整个设计流程。

(20)(1)请具体阐述采用何种丄作方法，如何去完成汽车的规划设讣过程，答:首先需要通过市场调研，了解现有汽车的性能特点及市场上不同消费阶层客户对汽车功能、外观、能耗、及性价比的期望，然后与设计、营销人员共同分析讨论研究，明确所设计汽车的类别、□的和任务，最后结合实际现有生产能力的情况策划出生产汽车的品种样式，为后续工作做准备。

(2)请具体阐述采用何种匸作方法，如何去完成汽车的方案设计过程，答:根据前一阶段制定的设计汽车类别和任务要求，利用系统化设讣方法确定所设计汽车的总功能，然后将该总功能分解成为单个的分功能(功能元)，然后利用物理数学知识及创造技法对该功能元求解，以得到最佳原理解，再通过最佳原理解的组合得到不同的设计方案。

最后再根据对汽车的设计任务要求选择最佳设计方案。

(3)请具体阐述采用何种工作方法，如何去完成汽车的技术设计过程，答:根据方案设计阶段确定的汽车设计方案，召集设计人员初步设计出汽车的设计总图，然后对汽车进行可靠性设计、造型设计和工艺设讣，以定性设计出汽车的结构，再选取汽车不同部件的材料、尺寸，通过对汽车进行价值设计、有限元设计、优化设计和动态设计，以定量设计汽车的具体结构尺寸。

最后，请专家对这一阶段设计的汽车进行技术评价分析。

(4)请具体阐述采用何种工作方法，如何去完成汽车的施工设il•过程，答:首先根据对汽车的前期设计和评价分析，对汽车进行总体设讣，即通过专家系统、CAD/CAM等技术设计•出汽车的装配图，然后对汽车的零部件进行具体设计，即通过机械制造技术、装配、检验等方法确定汽车具体零部件的图纸，最后编写汽车设计的技术文件，图纸校正和汇总，以得到汽车最终设计说明书。

现代设计方法模拟试题（四）一、单项选择题(本大题共30小题，每小题1分，共30分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。

1.基本图形资源软件是一种（）A.系统软件B.支撑软件C.绘图软件D.应用软件2.三维图形变换矩阵T=a b c pd e f qh i j rl m n s⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎤⎦⎥⎥⎥⎥中,l表示产生的（）A.比例变换B.对称变换C.错切变换D.平移变换3.CAD系统中，滚筒式绘图是一种（）A.输入设备B.存储设备C.绘图设备D.显示设备4.工程数据处理中，使用线性插值法完成（）A.一元插值B.二元插值C.曲线拟合D.曲线绘制5.三维几何造型是CAD中的一种（）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6.CAD系统中，支撑用户进行CAD工作的通用性功能软件是（）A.系统软件B.支撑软件C.专用操作软件D.专用应用软件7.显示器中的坐标系是（）A.世界坐标系B.用户坐标系C.设备坐标系D.规格化坐标系8.若在CAD系统中，固定窗口参数，同时缩小视区高度和宽度，则视区内图形（）A.比例增大B.比例缩小C.左右移动D.上下移动9.编码裁剪法(Cohen-Sutherland法)中，某点在窗口右方，则其代码应为（）A.0001B.0010C.0100D.100010.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11.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12.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.0.382B.0.186C.0.618D.0.81613.在单峰搜索区间[x1,x3](x1<x3)内，取一点x2，用二次插值法计算得x4(在[x1,x3]内)，若x2>x4,并且其函数值F（x4）<F(x2)，则取新区间为（）A.[x1,x4]B.[x2,x3]C.[x1,x2]D.[x4,x3]14.用变尺度法求一n元正定二次函数的极小点，理论上需进行一维搜索的次数最多为（）A.n次B.2n次C.n+1次D.2次15.下列特性中，梯度法不具有的是（）A.二次收剑性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16.在复合形法中，若映射系数α已被减缩到小于一个预先给定的正数δ仍不能使映射点可行或优于坏点，则可用（）A.好点代替坏点B.次坏点代替坏点C.映射点代替坏点D.形心点代替坏点17.对于极小化F(X)，而受限于约束gμ(X)≤0(μ=1,2,…,m)的优化问题，其内点罚函数表达式为（）A. Ф(X,r(k))=F(X)-r(k)11/()g Xuum=∑ B. Ф(X,r(k))=F(X)+r(k)11/()g Xuum=∑C. Ф(X,r(k))=F(X)-r(k)m ax[,()]1g Xuum=∑ D. Ф(X,r(k))=F(X)-r(k)m in[,()]1g Xuum=∑18.外点罚函数法的罚因子为（）A.递增负序列B.递减正序列C.递增正序列D.递减负序列19.某平面三角形单元，其局部码依次对应的总码分别为8、2和6。