0936现代设计方法答题卷

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*）=0B. ▽F（X*）=0,H（X*）正定C. H（X*）=0D. ▽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. 0.006B. 0.004C. 0.01D. 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 。

现代设计方法考试题一、选择题（每题2分，共10分）1. 现代设计方法的核心理念是什么？A. 功能主义B. 人因工程C. 可持续性D. 创新性2. 以下哪个不是用户体验设计的关键要素？A. 可用性B. 可访问性C. 复杂性D. 情感连接3. 在进行设计思维的原型制作时，通常推荐使用哪种材料？A. 纸张和胶带B. 金属和玻璃C. 塑料和木材D. 电子设备4. 以下哪个不是有效的设计研究方法？A. 用户访谈B. 竞品分析C. 随机抽样D. 情境分析5. 色彩在设计中的作用不包括以下哪项？A. 引导视觉流动B. 传达品牌信息C. 增强物理强度D. 影响情绪感知二、简答题（每题10分，共30分）1. 请简述现代设计方法中的“以用户为中心”的设计原则，并给出一个实际应用的例子。

2. 描述设计思维的五个阶段，并解释每个阶段在设计过程中的重要性。

3. 讨论在设计过程中如何平衡美学和功能性，并举例说明。

三、论述题（每题20分，共40分）1. 论述现代设计方法在可持续发展中的作用，包括至少两个实际案例分析。

2. 分析数字化时代下，现代设计方法如何适应快速变化的技术和用户需求，探讨至少三种设计策略。

四、案例分析题（共20分）选择一个你熟悉的产品设计案例，分析该产品如何运用现代设计方法进行设计和改进。

请包括以下内容：- 产品背景和设计目标- 应用的设计方法和过程- 用户体验和市场反馈- 你的个人评价和建议请确保你的答案整洁、条理清晰，并且论点充分支持你的分析。

1、当膜厚比λ = 4 时，处于（）1. C. 混合润滑状态2.边界摩擦(润滑)状态3.干摩擦状态4.流体摩擦(润滑)状态2、某产品的寿命服从指数分布，若已知产品的平均寿命为1000，则其失效率为（）1. A. 0.0012. 0.3683. 0.014. 0.13、设串联系统3个单元的可靠度分别为R1,R2和R3且3个单元的失效互相独立，则由3个单元组成的串联1. D. (R1+r2)*R32. R1*R2*R3（连乘）3. R1+R2+R34. R1*(R2+R3)4、根据CAD软件的分类，下列软件不属于CAD支撑软件的是( )。

1. Solidwork2. FoxBASE3. ANSYS4. UG5、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)，1. [0 26]2. [12 30]3. [12 26]4. [26 30]6、下列不是绿色设计的主要方法的是( )。

1.模块化设计2.循环设计3.可拆卸设计4.可靠性设计7、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( )。

1.可行方向法2.内点惩罚函数法3.复合形法4.外点惩罚函数法8、下列不属于创造性设计原理的是（）。

1.聚合创新原理2.还原创新原理3.逆向创新原理4.正向创新原理9、若强度r的概率密度函数为，则其分布为1.正态分布2.指数分布3.对数正态分布4.威布尔分布判断题10、绿色消费是一种追求健康，崇尚自然，有益于环境保护的消费方式，是人们为了生产和生活的需要，购1. A.√2. B.×11、最速下降法不需计算一阶偏导数，方法简单，可靠性较好，可稳定地使函数值下降，对初始点要求不严1. A.√2. B.×12、与IGES相比，STEP将对产品模型的支持推广到了产品的整个生命周期，提供了包括零部件或机构设计1. A.√2. B.×13、机械类产品的失效形式主要有疲劳、磨损、腐蚀及塑性变形等，属于典型的损伤累积失效。

1.下列关于并联系统说法正确的是？（5.0分）A.并联系统的可靠度不小于任何一个部件的可靠度B.并联系统的可靠度不大于任何一个部件的可靠度C.并联系统可靠度与部件可靠度无法比较大小D.以上都不对我的答案：A√答对2.为了煎锅更好的加热，要求煎锅是热的良导体，为了避免从火上取下煎锅时烫伤，又要求煎锅是热的不良导体，为此发明了带手柄的煎锅。

这是采用了哪种原理?（5.0分）A.空间分离原理B.时间分离原理C.基于条件的分离原理D.整体与部分的分离原理我的答案：A√答对3.钢厂余热发电。

这采用了什么发明原理？（5.0分）A.分离原理B.嵌套原理C.预补偿原理D.自服务原理我的答案：D√答对4.如果满足不等式约束极值点存在的K-T条件，要求计算得到的λ（5.0分）A.正数B.负数C.非正数D.非负数我的答案：C×答错5.100个产品工作到80h尚有50个没有失效，在80-82小时之间又失效了4个，则失效率（5.0分）A.4%B.2%C.8%D.以上都不对我的答案：A√答对6.钓鱼竿制作成可伸缩的结构。

这采用了哪种原理？（5.0分）A.分离原理B.嵌套原理C.预补偿原理D.振动原理我的答案：B√答对7.关于坐标轮换法描述正确的是？（5.0分）A.坐标轮换法属于间接法B.分别沿着n个坐标轴方向作n次一维搜索，反复多次，直到满足精度眼球C.对所有的函数都非常有效D.以上都不对我的答案：B√答对8.过某点的梯度与等值线的切线方向之间的关系（5.0分）A.同向B.反向C.正交D.无法确定我的答案：C√答对9.无约束优化问题，多元函数极小值的充要条件（5.0分）A.梯度为0，Hessian为正定矩阵B.梯度为0，Hessian为负定矩阵C.梯度为0D.Hessian为负定我的答案：A√答对10.飞机起落架设计，在起降过程中飞机要求有起落架，而飞行过程中起落架收回到起落架舱内以减少阻力。

这是采用了哪种原理？？（5.0分）A.空间分离原理B.时间分离原理C.基于条件的分离原理D.整体与部分的分离原理我的答案：C×答错1.优化设计模型三要素（5.0分））A.目标函数B.约束方程C.设计变量D.可行域我的答案：ABC√答对2.下列属于创新思维的是哪些？（5.0分））A.逆向思维B.联想思维C.抽象思维D.形象思维我的答案：ABCD√答对3.以下方法中属于间接法的是？（5.0分））A.坐标轮换法B.梯度法C.共轭方向法D.牛顿法我的答案：BC×答错4.下列属于40条发明原理的是哪几条？（5.0分））A.分割原理B.分离原理C.局部质量原理D.时间分离原理我的答案：AB×答错5.关于黄金分割法的以下描述正确的是？（5.0分））A.黄金分割法属于试探法B.黄金分割法属于函数逼近法C.黄金分割法每次缩小比例都是0.618D.以上都不对我的答案：BC×答错1.技术的性能随时间的规律呈S形曲线（5.0分）我的答案：正确√答对2.梯度方向是函数值增长最快的方向（5.0分）我的答案：正确√答对3.对于串联系统，如果各个部件可靠度都是指数分布，则该系统可靠度也是指数分布（5.0分）我的答案：正确√答对4.组织管理上的创新也属于创新（5.0分）我的答案：正确√答对5.将金属温度升高到居里点以上，金属由铁磁体变为顺磁体，这是利用了参数变化原理（5.0分）我的答案：正确√答对。

2020年西南⼤学[0936]《现代设计⽅法》作业答案单项选择题1、当膜厚⽐λ = 4 时，处于（）. B. 混合润滑状态.边界摩擦(润滑)状态.⼲摩擦状态.流体摩擦(润滑)状态2、( )软件的出现，标志着计算机辅助设计技术从单纯模仿⼯程图纸的三视图模式中突破了出来，⾸次实现了以计算机数字模型描述产品零件的完整形状信息，是CAD发展历程中的第⼀次技术⾰命。

. A. SolidWorks.UG.Pro/E.CATIA3、设串联系统3个单元的可靠度分别为R1,R2和R3且3个单元的失效互相独⽴，则由3个单元组成的串联系统的可靠度为. C. (R1+r2)*R3.R1*R2*R3（连乘）.R1+R2+R3.R1*(R2+R3)4、下列Matlab内置函数不能进⾏优化求解的是（）. D. fminunc.sqrt.fmincon.fminbnd判断题5、可靠性理论是在第⼀次世界⼤战期间发展起来的。

. A.√. B.×6、⼈机系统的中⼼问题是⼈与机器的相互结合。

为了获得⼈机系统的最⾼效能，除了机器本⾝的可靠度指标要⾼以外，还要求操作者技术熟练以及机器要适合⼈的⽣理要求，即⼈的操作可靠度指标也要⾼。

. A.√. B.×8、流体动压润滑设计主要是通过求解雷诺⽅程得到压⼒分布，进⽽可以求解其他性能参数，如承载量、流量、摩擦⼒等，从⽽实现对零件(特别是滑动轴承)的设计。

. A.√. B.×9、磨损根据磨损机理可分为点蚀磨损、胶合磨损、擦伤磨损。

. A.√. B.×10、多⽬标最优化问题要⽐单⽬标最优化问题复杂得多，实际上很少能找出同时使多个⽬标函数达到最优的真正最优解(绝对最优解)，⼀般只能找出相对最优解。

. A.√. B.×11、反求⼯程⼜称逆向⼯程(Reverse Engineering)，它是⼀种以先进产品设备的实物、样件、软件或影像作为研究对象，应⽤产品设计⽅法学、系统⼯程学、计算机辅助技术的理论和⽅法进⾏系统分析和研究，探索掌握其关键技术，进⽽开发出同类的或更先进的产品的技术。

《现代设计方法》（总分100分）一单选题 (共18题，总分值18分，下列选项中有且仅有一个选项符合题目要求，请在答题卡上正确填涂。

)1.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（ D ）。

（1 分）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2. 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（ D ）。

（1 分）A. 算术平均值B. 代数和车员C. 矢量和D. 线性组合3. Powell修正算法是一种（ A ）。

（1 分）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4. 在一平面桁架中，节点3处铅直方向位移为已知，若用置大数法引入支承条件，则应将总体刚度矩阵中的（ B ）。

（1 分）A. 第3行和第3列上的所有元素换为大数AB. 第6行第6列上的对角线元素乘以大数AC. 第3行和第3列上的所有元素换为零D. 第6行和第6列上的所有元素换为零5. 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 ）。

A. XY平面内B. XZ平面内C. YZ平面内D. XYZ空间内6. 对于二次函数F(X)= X T AX+b T X+c,若X*为其驻点，则▽F(X*)为（ A ）。

（1 分）A. 零B. 无穷大C. 正值D. 负值7. 约束极值点的库恩——塔克条件为：，当约束函数是g i(X)≤0和λi>0时，则q应为（ D ）。

（1 分）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8. 已知F(X)=(x1-2)2+x22,则在点处的梯度为（ D ）。

（1 分）A.B.C.D.9. 内点罚函数，在其无约束极值点逼近原目标函数的约束最优点时，惩罚项中（ A ）。

（1 分）A. r(k)趋向零，不趋向零B. r(k)趋向零，趋向零C. r(k)不趋向零，趋向零D. ④r(k)不趋向零，不趋向零10. 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。

《现代设计方法》考试题一．用牛顿法求函数2214121)2()2(),(x x x x x f -+-=的极小值点坐标（迭代二次）。

解 初始点Tx ]2,3[0=则初始点处的函数梯度、海森矩阵及其逆矩阵为0301121224(2)2(2)()44(2)12Tx x x f f f x x x x x x ⎡⎤-+-⎡⎤∂∂∇===⎢⎥⎢⎥--∂∂⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎣⎦22122221441112(2)24()4848222122x f x xf f x x x f f x x x -⎡⎤-+-⎡⎤∇===⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎡⎤∂∂⎢⎥∂∂⎢⎥⎢⎥∂∂⎢⎥∂∂∂⎢⎥⎣⎦201111224[()]172448f x -⎡⎤⎢⎥∇=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦代入牛顿法迭代公式，得Tx f x f x x ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=∇∇-=34,38)()]([0121-13111212324(2)2(2)()274(2)120Tx x x f f f x x x x x x ⎡⎤⎡⎤-+-∂∂⎢⎥∇===⎢⎥⎢⎥--∂∂⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎣⎦代入牛顿法迭代公式，得2121-11229[()]()119x x f x f x ⎡⎤⎢⎥=-∇∇=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦二、分析比较牛顿法、阻尼牛顿法、共轭梯度法、变尺度法和鲍威尔法的特点，找出前四种方法的相互联系。

答：牛顿法：牛顿法是一种经典的优化算法，是一种解析法。

该法为梯度法的进一步发展，他的搜索方向是根据目标函数的负梯度和二阶偏导数矩阵来构造的。

牛顿法分为原始牛顿法和阻尼牛顿法两种。

原始牛顿法的基本思想是：再求目标函数f (X)的极小值时，现将它在点处展开为泰勒二次近似式ф（X ），然后求出这个二次函数的极小点，并以此点作为原目标函数的极小点的一次近似值;若此值不满足收敛精度的要求，则可以以此近似值作为下一次迭代的初始点，照上面的阻尼牛顿法：为了克服牛顿法的缺点，保留选牛顿方向为搜索方向，摒弃其步长恒取1，而用一维搜索确定最优步长迭代公式是。

绪论一、填空1、现代设计中原则的基本原则包括功能满足原则、质量保障原则、工艺优良原则、经济合理原则、社会使用原则。

2、产品设计本身包括产品定义、概念设计、技术设计、详细设计四个阶段。

3、设计过程模型按选择支配因素的不同分为顺序过程模型、设计为中心的模型、并行设计模型、动态过程模型四大类。

4、现代设计特征是以计算机技术为核心，以设计理论为指导。

5、企业选择设计过程模型的支配因素包括时间Ｔ、质量Ｑ、成本Ｃ、服务Ｓ、环境Ｅ。

6、从人类生产的进步过程来看，设计方法发展的历史大致分为直觉设计、经验设计、半理论半经验设计、现代设计四部分。

7、现代设计是以理论指导为主，经验为辅的一种设计。

二、简答简述产品设计广义和狭义的两种概念答：广义的概念是指对事物发展过程的安排，包括发展的方向、程序、细节及达到的目标。

狭义的概念是指将客观需求转化为满足该需求的技术系统(或技术过程)的活动。

一、填空1、在逆工程中，复杂曲面的数字化可以通过接触和非接触两种测量技术实现。

2、逆工程开发系统可以从设计和制造两个层次上缩短产品开发周期。

3、逆工程以三维测量和表面重构为核心。

4、数据修复主要包括部件恢复及表面数据恢复。

5、坐标测量分为接触式和非接触式两大类。

6、逆工程设计的基本类型包括实物反求、软件反求和影响反求。

7、专用逆工程CAD软件主要基于NURBS曲面理论及三角Bezier 理论。

8、根据反求对象的不同，实物反求可以分为以下三种：整机反求、部件反求、零件反求。

二、选择题1、为了仿型，再现原车设计意图需要（Ｂ）A、油泥模型测量B、白车身测量C、成品车测量三、简答题1、简述在逆工程中点处理的基本过程(1)读入点阵数据；(2)将分离的点云对齐；(3)去除噪声点；(4)规划如何创建曲面；(5)曲面检查与光顺。

2、简述逆工程的定义及特点逆工程也称反求工程，是应用于产品开发和制造的一种并行设计开发系统。

它以三维测量和表面重构为核心，集光电测量、计算机信息处理、数控加工、材料科学和快速模具制造等多种交叉技术为一体的高新技术，其主要特点为：系统硬件的光机电一体化和软件的全数字化控制。

课程名称： 现代设计方法一、 单选题 ( 每题1分，共10题，共10分，下列各小题备选答案中，只有一个符合题意的答案。

多选、错选、不选均不得分 )1. 参数化绘图在定义图形时关键是利用了图形的（ ）A ．相似性B ．多样性C ．个别性D ．特殊性 2. 下列设备不属于CAD 作业输入设备的，有（ ） A ．绘图仪 B ．键盘 C ．数字化仪 D ．光笔3. 二维图形比例变换矩阵中⎥⎦⎤⎢⎣⎡=d a T 00，可有（ ） A.a=0,d=1 B. a=1,d=0 C. a=d=1 D. a=d=0 4. 内点罚函数法的特点是（ ）A.能处理等式约束问题B.初始点必须在可行域内C. 初始点可以在可行域外D.后面产生的迭代点序列可以在可行域外5. 对于极小化F(x)，而受限于约束g μ(x)≤0(μ= 0,1,2,…,m)的优化问题，其内点罚函数表达式为（ ） A.∑=-=Φmk k X g rX F rX 1)()()(/1)(),(μμ B.∑=+=Φmk k X g rX F r X 1)()()(/1)(),(μμ C.∑=-=Φmk k X g rX F r X 1)()()](,0max[)(),(μμ D.∑=-=Φmk k X g rX F r X 1)()()](,0min[)(),(μμ 6. 设F (X )为区间(0,3)上的单峰函数，且F (1)=2、F (2)=1.5，则可将搜索区间(0,3)缩小为（ ） A ．(0,2) B ．(1,2) C ．(2,3) D ．(1,3) 7. 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8. 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是（ ）A.0.006B.0.004C.0.01D.0.129. 当转换开关的可靠度为1时，非工作冗余系统的可靠度为R1, 工作冗余系统的可靠度为R2，则R1与R2之间的关系为（ ）A. R1＜R2B. R1＞R2C. R1= R2D. R1≤R210. 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（ ）A ．)(N t N f B ．0)(N t N s C ．)()(t N t N f s D ．)()(t N t N s f 二、 填空题 ( 每题1分，共10题，共10分 )11. 显示器中的坐标系是 坐标系 。

《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。