现代设计方法 第四章--可靠性工程

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。

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。

1.可靠性：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。

可靠度：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。

是对产品可靠性的概率度量。

可靠度是对产品可靠性的概率度量。

2）可靠性工程领域主要包括以下三方面的内容：1.可靠性设计。

它包括了设计方案的分析、对比与评价，必要时也包括可靠性试验、生产制造中的质量控制设计及使用维修规程的设计等。

2.可靠性分析。

它主要是指失效分析，也包括必要的可靠性试验和故障分析。

这方面的工作为可靠性设计提供依据，也为重大事故提供科学的责任分析报告。

3.可靠性数学。

这是数理统计方法在开展可靠性工作中发展起来的一个数学分支。

可靠性设计具有以下特点：1.传统设计方法是将安全系数作为衡量安全与否的指标，但安全系数的大小并没有同可靠度直接挂钩，这就有很大盲目性。

可靠性设计与之不同，它强调在设计阶段就把可靠度直接引进到零件中去，即由设计直接决定固有的可靠度。

2.传统设计是把设计变量视为确定性的单值变量并通过确定性的函数进行运算，而可靠性设计则把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.在可靠性设计中，由于应力S和强度R都是随机变量，所以判断一个零件是否安全可靠，就以强度R大于应力S的概率大小来表示，这就是可靠度指标。

4.传统设计与可靠性设计都是以零件的安全或失效作为研究内容，因此，两者间又有着密切的联系。

可靠性设计是传统设计的延伸与发展。

在某种意义上，也可以认为可靠性设计只是在传统设计的方法上把设计变量视为随机变量，并通过随机变量运算法则进行运算而已。

平均寿命（无故障工作时间）：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。

对不可修复的产品而言，T是指从开始使用到发生失效的平均时间，用MTTF表示；对可修复的产品而言，是指产品相邻两次故障间工作时间的平均值，用MTBF表示；平均寿命的几何意义是：可靠度曲线与时间轴所夹的面积。

现代实用可靠性工程-基于全球最流行的统计软件MINITAB课程简介：随着市场经济的发展，竞争日益加剧，人们不仅要求产品价廉物美，而且十分重视产品的可靠性（Reliability）与安全性。

如日本的汽车、家用电器等产品，虽然在性能、价格方面与我国彼此相仿，却能占领美国以及国际市场，其最主要原因就是日本的产品可靠性胜过我国一筹。

人们崇尚名牌产品，是追求高可靠性产品的最好体现。

可靠性好的产品，不但可以减少公司的维修费用，而且可以很快打出品牌，大幅度提升公司形象，增强核心竞争力，增加公司收入，在激烈的竞争中生存与发展。

对于经济转型、逐步强大的中国，可靠性问题必须引起政府和企业的高度重视，我们必须加速可靠性知识的普及推广，使工程技术人员深入理解和熟练运用可靠性知识，并做到融会贯通，迅速运用到实际产品中去，从而大大提高我国产品的可靠性水平。

产品从设计、制造到使用的每一个环节中都有可靠性问题，如果在每一个环节都进行统计分析、采取措施、开展工作，将这些影响因素降到最低水平，产品的可靠性就会明显提高，顾客也会更加满意。

学习和应用可靠性技术对企业的作用如下：1．有利于提高产品质量，能生产出顾客更满意的可靠性高的产品，从而增加市场份额；2．有利于保证高性能的、高精尖的、大规模的复杂产品的可靠性和维修性；3．有利于新产品的开发与研制，达到更低的全寿命周期费用、更短的开发时间等；4．通过提高产品的可靠性，确保产品更高的稳定性；5．减少因产品质量与可靠性问题而引起的索赔等经济损失，提高经济效益。

本课程是可靠性产品设计、开发与分析的一门基础课程，实战性强，提供了丰富的例子和真实案例，使参训人员在轻松活跃的氛围中，掌握基本原理和知识，分享实践经验和技巧，并在交流中增加收获。

课程内容主要包括：可靠性基本概念与关键术语，常用寿命分布及其识别，对于寿命数据的保证分析，可靠性试验计划，多种失效模式，常用寿命分布分析的参数方法，常用寿命分布分析的非参数方法，可修复系统的可靠性分析，加速寿命试验的基本理论及其统计分析方法，可靠性模型的分析与建立，可靠性指标及其内在关系，可靠性指标的选择与论证，建立可靠性模型的程序，确定产品的定义，框图分析，故障树(FTA)，建立可靠性模型，P-Diagram，可靠性指标的论证、分配与预计，六西格玛可靠性设计简介，可靠性管理简介等。

《现代设计方法学》课程简介课程内容：《现代设计方法学》课程是机械设计制造及其自动化专业本科的一门专业课，以研究产品设计为对象。

它以计算机为手段，运用工程设计的新理论和新方法，使计算结果达到最优化，使设计过程实现高效化和自动化。

现代设计方法学作为现代机械设计的有力工具，涉及到设计方法学、有限单元法、优化设计以及可靠性工程等内容。

本课程将根据机械设计和创新设计的需求，详细介绍了现代设计方法的的基本概念、常用方法和分析步骤等内容。

通过本课程的学习，使学生掌握先进的设计理念；掌握现代的设计方法；培养学生分析研究的能力。

Brief IntroductionCourse Description:Modern Design Theory and Methodology is a professional classes for the Mechanical Design, Manufacturing and Automation students. As a powerful analysis tool for mechanic design, Modern Design Theory and Methodology involves in design methodology, finite element method, optimization of design，reliability engineering and etc. This course aims to develop the students' appreciation of basic principles, common methods and analysis steps.After taking this unit, the student should be able to improve the advanced designing ideas, modern designing methods and analysis capabilities.《现代设计方法学》课程教学大纲一、教学内容第一章绪论1.1 设计的概念1.2 传统设计与现代设计1.3 部分现代设计方法简介1.4 学习现代设计方法的意义教学重点：近代设计学的发展及学科组成教学难点：部分现代设计方法第二章设计方法学2.1 概述2.2 设计系统2.3 技术系统及其设计类型2.4 产品规划方法2.5 方案的系统化设计2.6 创造性思维和方法2.7 TRIZ原理与计算机辅助创新2.8 设计中的评价与决策教学重点：设计系统及技术系统，设计的决策方法教学难点：创新设计第三章优化设计3.1 优化问题的数学描述3.2 优化方法的数学基础3.3 一维优化3.4 多维无约束优化方法3.5 多维约束化方法3.6 机械最优化设计中的其他相关问题3.7优化设计工具软件3.8优化设计实例教学重点：各种优化问题的数学描述及求解教学难点：实际问题的优化求解第四章可靠性设计4.1 概述4.2 可靠性的定义及度量指标4.3 可靠性工程中的常用概率分布4.4 可靠性设计原理4.5 机械强度可靠强度计算4.6 系统的可靠性设计4.7 故障树分析教学重点：可靠性设计原理及可靠性的度量指标教学难点：系统的可靠性设计第五章有限元法5.1 概述5.2 弹性力学的基本理论5.3 弹性力学有限元法5.4 等参数单元的原理及数值积分5.5 有限元分析中的若干处理方法5.6有限元分析软件5.7有限元方法应用实例教学重点：弹性力学有限元法教学难点：有限元分析中的若干处理方法二、教学要求第一章绪论教学要求：通过本章教学使学生了解现代设计方法的基本概念，熟悉现代设计方法的内容。

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。

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→NDCB ．NDC→DC→WC C．WC→NDC→DCD ．DC→WC→NDC8. 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 VB ．yt xr W W =yt xr V VC ．ybyt 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 dp 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=014. 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215. 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16. 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 FB.0*)(=∇x F ，H(x*)正定C.H(x*)＝0D.0*)(=∇x F ，H(x*)负定17. 内点罚函数法的特点是（ B ）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18. 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19. 设计体积500cm 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20. 多元函数F(X)在点x*附近偏导数连续，0*)(=∇x F ，H(x*)负定，则该点为F(X)的（ A ）A.极大值点B. 极小值点C.鞍点D.不连续点21. 在单峰搜索区间[x 1, x 3](x 1<x 3)内，取一点x 2，用二次插值法计算得x 4 (在[x 1,x 3]内，若x 2>x 4,并且函数F(x 4)<F(x 2)，则取新区间为（C ）A. [x1, x4]B. [x2, x3]C. [x1, x2]D. [x4, x3]22. 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23. 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 ） A.∑=-=Φm k k X g r X F rX 1)()()(/1)(),(μμ B.∑=+=Φm k k X g r X F r X 1)()()(/1)(),(μμ C.∑=-=Φm k k X g r X F r X 1)()()](,0max [)(),(μμ D.∑=-=Φmk k X g r X F r X 1)()()](,0min[)(),(μμ 24. 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 nB ．设计空间是 n 维欧氏空间R n 中落在可行域内的部分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25. 函数22),(1323121+-+=x x x x x F 在点T x }2,1{=处的梯度是（ A ）A. T }12,1{B.T }1,8{C. T }3,1{D.T }8,0{26. 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27. 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（ C ）A ．［13，16］B ．［10，13］C ．［10，16］D ．［16，20］28. 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29. 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（ D ）A ．(0,2)B ．(1,2)C ．(2,3)D ．(1,3)30. 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 12B. x*=[2，1]T 10C. x*=[2，2]T 12D. x*=[1，0]T 1431. 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.威布尔分布32. 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（ C ）A.0.006B.0.004C.0.01D.0.1233. 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.0.972B.0.99C.0.999D.0.999734. 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（ B ）A. R1＜R2 B. R1＞R2 C. R1= R2 D. R1≤R235. 下列可靠性指标关系式不正确的是（C ）A ．dt t dF t f )()(=B ．1)()(=+t F t RC ．⎰∞=t dt t tf t R )()(D ．⎰∞=0)(dt t tf T 36. 正态分布中的标准差是（ A ）A.表征随机变量分布的离散程度B.表征随机变量分布的集中趋势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37. 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 38. 随机变量A 和B 均服从正态分布，即A=N(μ1,σ1)；A=N(μ2,σ2),则随机变量A 在(μ1-2σ1)～(μ1-σ1)之间分布的百分数与随机变量B 在(μ2+σ2)～(μ2+2σ2)之间分布的百分数（ D ）A.之比为-σ1/σ2B.之比为σ1/σ2C.之比为-σ2/σ1D.相等39. 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40. 零件的强度和应力均服从正态分布，即N(μr ,σr ); N(μs ,σs ),且知μr >μs ,当σr 增大时，零件的可靠度（ B ）A.提高B.降低C.不变D.不定41. 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.200B.1000C.500D.200042. 要提高可靠性的置信度，不应（B ）A.增加强度的样本容量B.加大强度的标准差C.减少应力的均值D.增加应力的样本容量43. N 台具有相同可靠度为R 的设备组成系统，若系统允许 r 台设备失效仍认为正常工作，则该系统的可靠度函数R S 为（B ）A ．R S ＝∑=---n r i i i n i n n R R C )1(B ．R S ＝∑=--n i r r n r n R RC 0)1(C ．R S ＝r r n r n R R C )1(--D ．R S ＝∑=---r i r r n r n R R C0)1(144. N 台具有相同可靠度为R 的设备组成系统，若系统允许 r 台设备失效仍认为正常工作，则该系统的可靠度函数R S 为（ A ）A ．R S ＝∑=---n r i i i n i n n R R C )1(B ．R S ＝∑=--n i r r n r n R RC 0)1(C ．R S ＝r r n r n R R C )1(--D ．R S ＝∑=---r i r r n r n R R C0)1(145. 对于2／3表决系统，下列情况中，系统不能正常工作的是（ A ）A ．a 、b 失效，c 正常B ．a 失效，b 、c 正常C ．a 、b 、c 正常D ．a 、b 正常，c 失效46. 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 ．R S ＝∑=--r i r r n r n R R C 0)1(B ．R S ＝∑=--n i r r n r n R RC 0)1(C ．R S ＝r r n r n R R C )1(--D ．R S ＝∑=---r i r r n r n R R C0)1(147. 根据强度—应力干涉理论可以判定，当强度均值 r 等于应力均值 s 时，则零件可靠度R 的值（C ）A ．小于0.5B ．大于0.5C ．等于0.5D ．等于148. N 个产品进行可靠性试验，在t ～t ＋△t 时间内的失效数为N f (t )，t 时刻的累积失效数N f (t )，则t 时刻的存活频率为（A ）A ．N t N N f )(- B ．N t N f )( C ．tN t N f ∆∆)( D ．t t N N t N f f ∆∆)]([)(- 49. 在t ～t ＋△t 的时间间隔内的平均失效密度f (t )表示（ B ）A ．平均单位时间的失效频数B ．平均单位时间的失效频率C ．产品工作到t 时刻，单位时间内发生失效的概率D ．产品工作到t 时刻，单位时间内发生的失效数与仍在正常工作的数之比50. 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 fB ．0)(N t N s C ．)()(t N t N f s D ．)()(t N t N s f 二、填空题151. 计算机辅助设计(CAD)是指人们在计算机的 软件和硬件 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。

“现代设计方法”课程教学探索与实践◆张小芹　刘长荣　马继伟“现代设计方法”是一门工程实用性较强的新兴边缘学科,目的在于使其成为学生未来从事工业产品设计的有力工具,提高产品的设计水平和质量,推动人类设计事业的进步。

结合多年来,在“现代设计方法”课程教学中的探索与实践,从教学内容的确定、教材的选用、软件平台的使用方面进行了详细的阐述,并对实验教学、教学理念、考核方式几个方面的改进进行了介绍。

现代设计方法优化设计有限元教学Ma tlab“现代设计方法”是一门工程实用性较强的新兴边缘学科,根本目的在于使它成为学生未来从事工业产品设计的有力工具,以提高产品的设计水平和质量,推动人类设计事业的进步。

多年来,我们在“现代设计方法”教学中不断探索、实践。

一、确定教学内容现代设计方法是一门种类繁多、知识面广的学科群,它由多种设计方法组成,包括计算机辅助设计、优化设计、可靠性设计、有限元法、模块化设计、动态设计、疲劳强度设计、并行设计、绿色设计、虚拟设计、反求工程、人机工程等。

由于课时有限,在“现代设计方法”这门课中,主要介绍理论上比较成熟并已经获得广泛应用的现代设计计算方法,包括计算机辅助设计、优化设计、有限元法和可靠性设计,学生通过本课程的学习,能够运用这四种方法解决工程实际中的一些基本问题。

对于其他现代设计理念和方法,作为前沿知识介绍给学生,扩大学生的知识面。

从教学内容上既突出现代设计方法的重点,又覆盖现代设计方法的全貌。

二、选用教材要完成以上教学内容,目前没有一本教材可以完全胜任,必须以一本为主,再辅以其他教材作为参考。

由于“现代设计方法”涉及高数、物理、线性代数、概率与数理统计、力学等多门学科内容,为了便于基础差的学生课前预习、课后自学,选用了西安理工大学应锦春教授主编的全国高等教育自学考试指定的《现代设计方法》教材作为主教材,这本教材中主要介绍了计算机辅助设计、优化设计、有限元法和可靠性设计这四种现代设计方法。

《现代设计方法》课程考前复习资料1、什么是优化设计？简述优化设计的分类。

答：优化设计亦称为最优化设计，它是以数学规划理论为基础，以电子计算机为辅助工具的一种设计方法宏观世界首先将设计按规定的格式建立数学模型,并选择合适的优化方法，选择或编制计算机程序，然后通过电子计算机计算自动获得最优化设计方案。

优化方法大体上可分为两类：(1计算目标函数值，比较目标函数值,并以之作为抚今迭代、收敛根据的方法。

（2变量函数极值理论为甚础利用目标函数的以性态，并以之作为寻优、迭代收敛根据的方法。

2简述求总体刚度矩阵的方法？答：求总体刚度矩阵的方法主要有两种：一种是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：另一种是分别先求出各单元的刚度矩阵，根据叠加的原理，然后利用集成的方法求出总体刚度矩阵。

3 在有限元分析中，为什么要采用半带存储？答：(1)单元尺寸越小，单元数越多,分析计算精度越高单元数越多，总体刚度矩阵的阶数越高，所需计算的内存量和计算量越大。

（2）总体刚度矩阵具有对称性、稀疏性、奇异性以及非零元素带形颁布的规律.(3）只存储主对角线元素以上三角矩阵中宽为Nb的斜带形区内的元素，可以大大减小所需内存量。

4可靠性工程领域主要包括哪几个方面的内容?答:可靠性工程领域主要包括以下三方面的内容：(1)计。

它包括了设计方案的分析、对比与评价，必要时也包括可靠性试验、生产制造中的质量控制设计及使用维修规程的设计等.（2)分析。

它主要是失效分析，也包括必要的可靠性试验和故障分析。

这方面的工作为可靠性设计提供依据，也为重大事故提供科学的责任分析报告。

(3)数学。

这是数理统计方法在开展可靠性工程上发展起来的一个数学分支。

5机械CAD支撑软件从功能上可分为哪三类？具体包括哪些软件？答:机械CAD支撑软件从功能上可分三类：第一类解决几何图形设计问题；第二类解决工程分析与计算问题；第三类解决文档写作与生成问题。

具体包括:基本图形资源软件；二维绘图软件；几何造型软件;工程分析及计算软件;文档制作软件.6简述多维空间的一维搜索最优化方法？答：多维空间的最优化方法，一般遵循这样一种基本形式：从一个初始点X0出发，按一定规定律确定一个搜索S0，然后在搜索S0上搜索到目标函数的极小点X1；接着双以X1为新的出了点，确定一个搜索S1,再在S1方向上搜索到目标的极小点X2，作为下一次迭代的出了点。