机电一体化的现代设计方法

2007级机电一体化技术专业毕业论文

论文题目：机电一体化系统的现代设计方法

摘要：机电一体化系统的现代设计方法主要有可靠性设计、优化设计、反求设计、绿色设计、虚拟设计等。本论文主要介绍了可靠性设计方法和优化设计方法。

可靠性设计包括了很广的内容，可以说在满足产品功能，成本等要求的前提下一切使产品可靠运行的设计都称之为可靠性设计。优化设计是指将优化技术应用于设计过程，最终获得比较合理的设计参数，优化设计的方法目前已比较成熟，各种计算机程序能解决不同特点的工程问题。

关键词：机电一体化；现代设计方法；可靠性设计；优化设计；

摘要 ·············································································································································I

1 引言 (1)

2 机电一体化系统的现代设计方法概述 (1)

3可靠性设计 (1)

3.1可靠性设计的主要内容 (1)

3.2可靠性设计的常用指标 (2)

3.3可靠性设计常用方法 (2)

4优化设计 (4)

4.1 优化设计的内容和目的 (4)

4.2 机电一体化优化设计的条件 (4)

4.3 优化设计的方法 (4)

4.4 优化设计的步骤 (5)

结语 (5)

参考文献 (6)

致谢语 ······································································································错误！未定义书签。

1 引言

随着社会的发展和科学技术的进步，使人们对设计的要求发展到了一个新的阶段，具体表现为设计对象由单机走向系统、设计要求由单目标走向多目标、设计所涉及的领域由单一领域走向多个领域、承担设计的工作人员从单人走向小组甚至大的群体、产品设计由自由发展走向有计划的开展。

与人们对设计的要求相比现阶段的设计确实是落后的，主要表现为：对客观设计的研究不够，尚未很好的掌握设计中的客观规律；当前设计的优劣主要取决于设计者的经验；设计生产率较低；设计进度与质量不能很好控制；实际手段与设计方法有待改进；尚未形成能被大家接受，能有效指导设计实践的系统设计理论。

面对这种形势，唯一的解决方法就是设计必须科学化。这就意味着要科学的阐述客观设计过程及本质，分析与设计有关的领域及其地位，在此基础上科学的安排设计进程，使用科学的方法和手段进行设计工作，同时也要求设计人员不仅有丰富的专业知识，而且要掌握先进的设计理论、设计方法及设计手段，科学地进行设计工作，这样才能及时得到符合要求的产品。

2 机电一体化系统的现代设计方法概述

机电一体化系统的现代设计方法是以设计产品为目标的一个总的知识群体的总称。它运用了系统工程，实行人、机、环境系统一体化设计，使设计思想、设计进程、设计组织更合理化、现代化，大力采用许多动态分析方法，使问题分析动态化，实际进程、设计方案和数据的选择更为优化，计算、绘图等计算机化。所以人们常用动态化、优化、计算机化概括其核心内容。

机电一体化系统的现代设计方法包括可靠性设计方法，优化设计方法，反求设计方法，绿色设计方法，虚拟设计方法等。这里只介绍可靠性设计和优化设计两种方法。

3 可靠性设计

3.1可靠性设计的主要内容

可靠性作为产品质量的主要指标之一，随产品所使用时间的延续在不断变化。可靠性设计的任务就是确定产品质量指标的变化规律，并在其基础上确定如何以最少的费用来保证应有的工作寿命和可靠度，建立最优的设计方案，实现产品的设计要求。因此可

靠性设计的内容主要包括：故障机理和故障模型研究；可靠性实验技术研究；可靠性水平的确定等。

3.2 可靠性设计的常用指标

表示可靠性水平高低的指标体系如下图，主要包括五个方面：可靠性、维修性、有效性、耐久性和安全性。

图1 可靠性设计的常用指标

3.3

（1

不过这个单元要负担额定的全部工作应力。

后备冗余：又称为非工作储备或待机储备。平时只需一个单元工作，另一个单元是冗余的，用于待机备用。这种系统必须设置失效检测装置和转换装置并保证绝对可靠，则后备冗余的可靠度比工作冗余法高。如果不绝对可靠，就宁肯采用工作冗余法，因工作冗余系统还有一个优点，就是由于冗余单元分担了工作应力，各单元的工作应力都低于额定值，因此其可靠度比预定值高。选择冗余法必须考虑产品性能上的要求，如果由多个单元同时完成同一工作显著影响系统的工作特性时，就不能采用工作冗余法。产品设计必须考虑环境条件和工作条件的影响，例如，如果多个工作单元同时工作，因每个

单元的温升而产生系统所不能容许的温升时，最好采用后备冗余法。又如系统的电源有限，不足以使冗余单元同时工作，也以采用后备冗余法为好。

决定是否采用冗余技术时，要分析引起失效的可靠原因。当失效真正是随机失效时，冗余技术就能大大提高可靠度，但如果是由于过应力所引起的，冗余技术就没有用。如果某一环境条件是使并联各单元失效的共同因素，则冗余单元也并不可靠。

（2）诊断技术

从本质上来看，诊断技术是一种检测技术，用来取得有关产品中产生的失效（故障）类型和失效位置信息。它的任务有两个：一是出现故障时，迅速确定故障的种类和位置，以便及时修复；二是在故障尚未发生时，确定产品中有关元器件距离极限状态的程度，查明产品工作能力下降的原因，以便采取维护措施或进行自动调整，防止发生故障。诊断的过程是：首先对诊断对象进行特定的测试，取得诊断信号（输出参数）。再从诊断信号中分离出能表征故障种类和位置的异常性信号，即征兆；最后将征兆与标准数据相比较，确定故障的种类和故障的位置。

测试：通常有两种测试，一是在故障出现之后，为了迅速确定故障的种类和故障的位置，对诊断对象进行试验性测试，这时诊断对象处于非工作状态，这种情况称为诊断测试；二是在故障发生前，诊断对象处于工作状态，为了预测故障或及时发现故障而进行的在线测试，这种情况称为故障监测。

征兆：征兆是有利于判断故障种类和故障位置的异常性诊断信号，可分为直接征兆和间接征兆两类。直接征兆是在检测产品整机的输出参数或可能出现故障的元部件输出参数时，取得的异常性诊断信号。例如，产品的主要性能参数异常或有关机械零件的磨损量、变形量等参数变化的信号。间接征兆是从那些与产品有关工作能力存在函数关系的间接参数中取得的异常性诊断信号。例如，产品的音响信号、温度变化、润滑油中磨损产物、系统动态参数（幅频特性），都可作为取得间接征兆的信号。采用间接征兆进行诊断的主要优点是，可以在产品处于工作状态及不作任何拆卸的情况下，评价产品的工作能力。其缺点是，间接征兆与产品输出信号之间往往存在某种随即关系，此外，一些干扰因素也会影响间接征兆的有效性。尽管如此，间接征兆在诊断技术中还是得到了广泛的应用。

诊断：诊断就是将测试取得的诊断信号与设定的标准数据相比较，或利用事先确定的征兆与故障之间的对应关系，来确定故障的种类与部位。标准数据是根据产品或元部件输出参数的极限值来设定的。征兆与故障之间的对应关系，可根据理论分析或模拟仿真试验来建立，这种关系用列表形式来表示时，称为故障诊断表。

4 优化设计

4.1优化设计的内容和目的

机电一体化系统优化设计就是要把优化设计应用到机电一体化系统的设计中去，通过对零件、机构、元器件和电路、部件、子系统乃至机电一体化系统进行优化设计，确定出最佳设计参数和系统结构，提高机电产品及技术装备的设计水平，从而增强其市场竞争力和生命力。

4.2机电一体化优化设计的条件

机电一体化设计比单一门类的设计有更多的可选择性和设计灵活性，因为某些功能既可以采用机械方案来实现，也可以采用电子硬件或软件方案来实现，如机械计时器可由电子计时器代替，汽车上的机械式点火机构可由微机控制的电子点火系统替代，步进电机的硬件环形分配器可由软件环形分配替代等。实际上，这些可以互相替代的机械、电子硬件或软件方案必然在某个层次上可实现相同的功能，因而称这些方案在实现某种功能上具有等效性，这种等效性是可以进行机电一体化设计的充分条件之一。

另外，从一般的控制系统方框图中可以看出，各个组成环节的特性是相互关联的，而且共同影响系统的性能。控制系统的机电一体化设计不是只改变控制装置的性能，而是把包括控制对象在内的大部分组成环节都作为可改变的设计内容，使设计工作比只改变控制装置有更大的灵活性，可以优化出更合理的结构组织形式，获得更理想的产品性能。这种机电环节互相关联、相辅相成的互补特性，是机电一体化设计的另一充分条件。

如果在所设计产品中具备等效性环节或互补性环节，那么该产品的设计就应该采用机电一体化设计方法，否则只需采用常规设计方法。

4.3优化设计的方法

（1）实验法：由实验直接找到目标函数的最优解及相应的最优点，求出最优设计方案。

（2）图解法：根据目标函数和约束函数，画出其图形，找出最优解，虽然此方法只适应于求解极简单的优化问题，但对于理解优化问题中的基本概念，目标函数与约束函数之间的关系，掌握最优解的存在规律及求解范围都有很大的帮助。

（3）数学规划法：优化问题的求解主要是用数学规划法，因此数学规划法是整个优化设计方法的核心，该方法是根据所建立的数学模型，从求解函数极值问题的数学原

理出发，运用优化设计中一系列数学分析及计算方法，求出最优解。数学规划法又有许多类型：

①根据目标函数的个数分为单目标优化问题和多目标优化问题。

②根据目标函数及约束函数的线性性质分为线性规划问题和非线性规划问题，线性规划问题求解主要用单纯行优化法。

③非线性规划问题又分为单变量和多变量问题。单变量问题主要用于唯一变量法。多变量问题则分为无

约束优化和有约束优

化。无约束优化又分为

导数优化法和模式优

化法，有约束优化法则

分为直接优化法和间

接法。 4.4优化设计的步骤

（1）设计对象分

析（2）设计变量和设

计约束条件的确定（3）

目标函数的建立（4）

合适的优化计算方法

选择（5）优化结果分

析。结语

机电一体化的设计方法要遵循产品的一般性设计原则，即在保证产品目的、功能、性能和使用寿命前提下尽量降低成本，机电一体化的现代设计方法并不是盲目追求“高、精、尖”，而是在充分满足用户要求的基础上努力以最新的技术手段，最廉价材料或元器件，最简单的结构，最低的消耗向用户提供最满意的产品。

图2 优化设计的步骤

参考文献

[1] 李建勇.机电一体化技术[M].北京：科学出版社，2004

[2] 刘杰,宋伟刚,李允公.机电一体化技术导论[M].北京：科学出版社，2006

[3] 邱士安.机电一体化技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2005

[4] 曾励.机电一体化系统设计[M].北京：高等教育出版社，2004

[5] 郑堤,唐可洪.机电一体化设计基础[M].北京：机械工业出版社，2007

[6] 袁中凡.机电一体化技术[M].北京：电子工业出版社，2006

[7] 张建民.机电一体化系统设计[M].北京：北京理工大学出版社，2006

[8] 王隆太.先进制造技术[M].北京：机械工业出版社，2007

[9] 黄邦彦.现代设计方法基础[M].北京：中国人民大学出版社，2000

现代机械设计方法复习题【答案2】

现代机械设计方法试题-----复习使用考试形式：闭卷（带计算器与尺）一、图解题 1．图解优化问题：min F (X)=(x 1-6)2+(x 2-2)2 s ．t ． 0．5x 1+x 2≤4 3x 1+x 2≤9 x 1+x 2≥1 x 1≥0, x 2≥0 求最优点和最优值。最优点就是切点坐标：X1=2.7,x2=0.9 最优值：12.1【带入公式结果】 2．若应力与强度服从正态分布，当应力均值μs 与强度均值μr 相等时，试作图表示两者的干涉情况，并在图上示意失效概率F 。参考解： 3 ．已知某零件的强度r 和应力s 均服从正态分布，且μr >μs ,σr <σs ，试用图形表示强度r 和应力s 的分布曲线，以及该零件的分布曲线和可靠度R 的范围。参考解： f (s) f (r) Y >0安全状态；Y <0安全状态；Y =0极限状态 f (Y)

强度r 与应力s 的差可用一个多元随机函数Y =r -s =f (x 1,x 2,…,x n )表示，这又称为功能函数。设随机函数Y 的概率密度函数为f (Y )，可以通过强度r 与应力s 的概率密度函数为f (r )和f (s )计算出干涉变量Y =r-s 的概率密度函数f (Y )，因此零件的可靠度可由下式求得： Y Y f Y p R ?∞ =>=0d )( )0( 从公式可以看出，因为可靠度是以Y 轴的右边对f (Y )积分，因此可靠度R 即为图中Y 轴右边的阴影区域。而失效概率F =1-R ，为图中Y 轴左边的区域。 4．用图表示典型产品的失效率与时间关系曲线，其失效率可以分为几个阶段，请分别对这几个阶段进行分析。失效率曲线：典型的失效率曲线。失效率（或故障率）曲线反映产品总体寿命期失效率的情况。图示13.1-8为失效率曲线的典型情况，有时形象地称为浴盆曲线。失效率随时间变化可分为三段时期： (1) 早期失效期，失效率曲线为递减型。产品投于使用的早期，失效率较高而下降很快。主要由于设计、制造、贮存、运输等形成的缺陷，以及调试、跑合、起动不当等人为因素所造成的。当这些所谓先天不良的失效后且运转也逐渐正常，则失效率就趋于稳定，到t 0时失效率曲线已开始变平。t 0以前称为早期失效期。针对早期失效期的失效原因，应该尽量设法避免，争取失效率低且t 0短。 (2) 偶然失效期，失效率曲线为恒定型，即t 0到t i 间的失效率近似为常数。失效主要由非预期的过载、误操作、意外的天灾以及一些尚不清楚的偶然因素所造成。由于失效原因多属偶然，故称为偶然失效期。偶然失效期是能有效工作的时期，这段时间称为有效寿命。为降低偶然失效期的失效率而增长有效寿命，应注意提高产品的质量，精心使用维护。加大零件截面尺寸可使抗非预期过载的能力增大，从而使失效率显著下降，然而过分地加大，将使产品笨重，不经济，往往也不允许。 (3) 耗损失效期，失效率是递增型。在t 1以后失效率上升较快，这是由于产品已经老化、疲劳、磨损、蠕变、腐蚀等所谓有耗损的原因所引起的，故称为耗损失效期。针对耗损失效的原因，应该注意检查、监控、预测耗损开始的时间，提前维修，使失效率仍不上升，如图13.1-8中虚线所示，以延长寿命不多。当然，修复若需花很大费用而延长寿命不多，则不如报废更为经济。

国外绿色生态建筑设计案例

国外绿色生态建筑设计案例
中国建筑科学研究院上海分院绿色与生态建筑研究中心邵文晞

目
录
1 2 3 4 5
国外绿色建筑发展国外绿建筑发展国外绿色建筑特点介绍英国诺丁汉大学朱比丽分校巴克雷卡德总部建筑研究组织办公楼
6 7 8 9 10
吉巴欧文化中心吉欧文化中建筑通风借鉴案例德国商业银行总部大厦墨尔本政府办公楼森斯伯瑞英国大型连锁超市
2008-11-4
绿色与生态建筑研究中心

国外绿色建筑发展

绿色建筑的提出
一九八一～一九九九年来NASA所测得的地球南极臭氧层破洞日渐扩大的情形

绿色建筑的提出 1992年巴西的里约热内卢“联合国环境与发展大会” 与会者第次明确提出了发展大会”，与会者第一次明确提出了 “绿色建筑”的概念，绿色建筑由此渐成一个兼顾环境关注与舒适健康的研究体系，并在越来越多的国家实践推广，成为当今世界建筑发展的重要方向。

绿色建筑星级评价标准
世界各国的绿色标准情况
Eko Profile Promis E BREEAM ESCALE Eco Effect Eco Quantum E-top LEEDLEED -Canada, GBTool BREEAMBREEAM-Green Leaf LEED
GOBAS
HKHKBEAM
CASBEE
1992年里约热内卢召开第一次「地球环境高峰会议」次「地球环境高峰会议」
NABERS SBAT

现代设计方法期末总结

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

浅谈现代机械设计及其发展趋势

浅谈现代机械设计及其发展趋势【摘要】现代机械设计是一项系统性很强的综合性技术，是一个国家制造水平的重要标志，是一个国家经济发展的关键内容。机械制造要与社会发展相互促进，了解机械制造技术的现状与发展趋势，敢于创新，才能把握机遇。本文就这话题展开探讨，以增进对现代机械制造的了解，促进经济发展。【关键词】机械设计；产品制造；现状；发展趋势不论是发达国家还是发展中国家，都在大力发展机械制造技术。机械制造成为了衡量一国工业水平的重要标准，也成为了各个国家之间科技竞争力的重大内容。现代机械制造技术在传统制造技术的基础上，与计算机技术、信息技术、自动控制技术等完美结合，是集机械、电子、信息、材料与管理技术于一体的综合性技术。一个国家的制造水平是一个国家的经济支柱，是工业得以发展的基础，是影响国民经济发展的关键性因素。目前，我国正处于经济发展的关键时期，作为一个发展中的工业大国，我们最薄弱环节是机械制造技术。展望未来制造业的发展，必须与人类和社会的进步同步，但是无论怎样发展都必须与自然界保持和谐，这样才可以保证国民经济的可持续发展。对于我国的机械制造业而言，了解我国机械制造技术的发展现状，把握现代机械制造的发展趋势，抓住发展机遇，不断的更新理念，把机械制造技术放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施，才能尽快缩小与发达国家的差距，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地，我国由制造业大国向制造业强国过渡的伟大目标才有可能尽早实现。 1.现代机械制造技术的发展历程自从我国工业时代的兴起到现在，机械制造业不断在发生变化。从手工到机械，机械手工相结合，到自动化、智能化等等，并且随着科学技术的更新进步不断的发展新的机械制造技术。根据生产方式的变化，可以分为五种类型：第一类是劳动密集型生产方式，这包括早期的工业生产和手工制造业。第二类是随着工业化的发展，生产社会化的不断加快，设备密集型的生产方式出现，汽车制造业和轴承等这样的大批量流水线生产业被研发，这些均属于设备密集型。第三类是信息密集型生产方式，这类生产方式是指新型机电一体化设备的加工生产，它实现了人与机器设备之间的信息交流，机器能够通过获得的信息实现快速准确的加工。第四类是知识密集型生产方式，制造理念的飞跃即属于此类生产方式，其典型代表有计算机集成制造和柔性制造在内的较少信息参与的加工，柔性制造系统计算机集成制造系统。第五类是智能密集型生产方式，敏捷制造和智能制造是这类生产的主要内容，它是一种全新的生产方式，目前正在被研究和实施智能密集型生产方式的技术可以快速响应市场的变化，超前地开发产品，从而实现多品种产品的全过程管理。 2.现代机械制造技术的现状及其特点近年来，我国虽然不断采用先进的制造技术，并且积极引进国外先进技术，

现代机械设计方法(答案)

一、绪论 1.设计活动的特征有哪些？时空性、物质性、需求性、创造性、过程性 2.试比较传统设计和现代设计的区别？传统设计师静态的、经验的、手工的方法，在设计过程中被动地分析产品的性能；而传统设计师动态的、科学的、计算机化的方法，在设计过程中可以做到主动地设计产品参数。 3.简述现代设计方法的主要内容和基本特点。主要内容：设计理论是对产品设计原理和机理的科学总结。设计方法是使产品满足设计要求以及判断产品是否满足设计原则的依据。现代设计方法主要内容：设计方法学、计算机设计、有限元法、优化设计、可靠性设计基本特点：程式性、创造性、系统性、最优性、综合性、数字性二、设计方法学 1.设计过程包括哪几个阶段？计划阶段、设计阶段、样机试制阶段、批量生产阶段、销售阶段 2.常用的创造性技法有哪些？智力激励法、提问追溯法、联想类推法、组合创新法、反向探求法及系统搜索法6类 3.运用功能分析法进行系统原理方案设计的主要步骤有哪些？三、相似理论及相似设计方法 1.相似三定理的内容和用途各是什么？相似定理是用来判断两个现象相似的充分必要条件及其所应遵循的法则内容：第一定律：对于彼此相似的现象，其相似指标为1，相似判据为一个不变量；第二定律：某个现象的物理量总数为n，量纲独立的物理量总数为k，则该现象相似准则的个数为n-k，且描述该现象各个物理量之间的关系可表示为相似准则π1，π2，，，，，，πn-k之间的关系，即 π，π，，，，，，π 第三定律：凡同一完整的方程组所描述的同类现象，当单值条件相似，且由单值条件的物理量所组成的相似准则在数值上相等，则这些现象就相识。用途：第一定理：介绍相似现象的属性；第二定理：确定相似准则的个数以及相似结果的推广，也称π；第三定理：也称模型化法则，也是相似现象的充要条件。 2.相似准则的导出方法及基本依据是什么？导出方法：方程分析法、量纲分析法基本依据：表示各物理量之间关系的方程式，其各项量纲必须是相同的 3.相似准则有哪些特点和性质？如果两个现象相似，则这两者的无量纲形式的方程组和单值条件应该相同，具有相同的无量纲形式解。出现在这两者的无量纲形式的方程组及单值条件中的所有无量纲组合数对应相等。 4.白炽灯的功率为其主要技术参数。现在要求在10~100W之间按几何级数分级设计六种型号。试确定其功率系列（将计算值按0.5圆整）解：四、有限单元法 1.试简述有限单元法的主要思路、具体步骤及其依据。核心思想：将复杂结构分解成形状简单、便于方程描述的规则单元，列出方程组求解基本思路： “分”：用有限个规则单元代替原来的各种各样的连续系统，并用近似方程对每个单元的行为加以描述。 “和”：根据一定的规则，把关于单元的方程组合起来构成方程组，并引入外载及约束条件进行求解。三个步骤：结构的离散化、单元分析、整体分析 2.单元刚度矩阵的物理意义是什么，具有哪些主要特征？

现代设计方法期末考试复习资料讲解

现代设计方法复习资料 1.设计是指通过认识和利用自然法则来弥补人类自身条件不足的创造性、能动性的活动。亦是围绕目标问题的求解活动，主要以心理学研究为基础。 2.设计发展史：直觉设计、经验设计、中间试验辅助设计、现代设计。 3.设计方法可化分为传统设计方法（直觉设计、经验设计、中间试验辅助设计）和现代设计方法。 4.现代设计所指的全新理论与方法包括有限元法、并行设计、虚拟设计、反求设计、网络设计、计算机仿真、遗传算法、神经网络算法、模糊理论及智能设计等。 5.传统设计方法主要指在计算机出现以前，设计者凭直觉和经验，借助一些推导出的简单公式和经验公式进行计算，做小规模且粗糙的实验，对类似的产品和设计进行类比等的设计方法。其特点：人工试凑、经验类比、以静态为假设条件、设计者和制造者分离。 6.现代设计方法是指计算机技术得到广泛应用后，从20世纪60年代以来在设计领域出现的设计理论和方法。主要包括：设计方法学、优化设计、可靠性设计、有限元法、动态设计、计算机辅助设计、人工神经元算法、遗传算法、智能工程、价值工程、工业造型设计、人机工程、并行设计、模块化设计、相似性设计、摩擦学设计、三次设计、、反求工程。 7.现代设计方法特点有：①设计手段更新，“无纸化设计”作为现代设计的主流极大地提高了设计效率，降低了设计成本。②产品的表示从基于投影原理的二维平面图样转变到三维实体模型。③以有限元法、优化设计、动态设计、可靠性设计等为代表的分析手段使得设计分析实现了从静态分析向动态分析转变，从定性分析向定量分析转变、从零部件计算向整体计算转变、从手工设计计算向自动化设计计算转变。?以有限元法、并行设计、虚拟设计、反求设计、网络设计、计算机仿真、遗传算法、神经网络算法、模糊理论及智能设计等新的设计理论和方法不断出现和发展。⑤设计方法从传统的串行方式发展到并行方式。⑥实现了CAD、CAM、CAPP、CAE的一体化⑦网络技术、数据库技术的发展实现了设计的远程化、网络化。 8.优化设计是借助于最优化理论和算法在计算机上寻求问题的最优设计方案，是在现代计算机广泛应用的基础上发展起来的一项新技术。 9.动态设计是按照机械动态特性的要求对机械产品或构图（图形）进行动力学建模，并作动特性分析；根据对其动特性或预定的动态设计目标，进行结构修改，再设计和结构重分析，直到满足结构动特性的设计要求。合各方面的因素，以人机配合方式或“自动搜索”方式，在计算机上进行的半自动或自动设计，以便选出在现有条件下的最佳设计方案的一种现代设计方法。 12.优化设计工作主要包括建立数学模型和求解数学模型。 13.机械优化设计就是在给定的载荷或环境条件下，在对机械产品的性态、几何尺寸关系或其他因素的限制（约束）范围内，选取设计变量，建立目标函数并使其获得最优值的一种设计方法。 14.优化设计的数学模型三要素：设计变量、目标函数、约束条件。 15.设计变量：在优化设计过程中其取值大小需要调整、修改并最终确定的参数。 16.目标函数：又称评价函数，是标量函数。用来评价设计方案好坏的标准。任何一项机械设计方案的好坏，总可以用一些设计指标来衡量，而这些设计指标可以用设计变量的函数的取值大小加以表征，

绿色生态建筑设计的理念及趋势

绿色生态建筑设计的理念及趋势发表时间：2019-07-19T12:05:11.443Z 来源：《基层建设》2019年第12期作者：徐泰山 [导读] 摘要：本文阐述了绿色生态建筑设计的重要性，对绿色生态建筑设计的理念进行分析，做出绿色生态建筑设计的发展趋势分析，希望对我国绿色生态建筑设计发展有所帮助。东莞市建安集团有限公司摘要：本文阐述了绿色生态建筑设计的重要性，对绿色生态建筑设计的理念进行分析，做出绿色生态建筑设计的发展趋势分析，希望对我国绿色生态建筑设计发展有所帮助。关键词：绿色生态；建筑设计；理念趋势设计好绿色生态建筑，从而达到节能环保的功效，是当前建筑领域的新兴议题。绿色生态建筑的设计思想是在本世纪不断发生全球性的生态环境恶化和地区性环境污染的过程中，国内外众多学者和建筑师对现代工业文明开始进行深刻反思的前提下快速发展起来的。绿色生态建筑这一概念引入国内，随着社会的不断发展，现今建筑领域的设计趋势就是融入绿色生态设计，这是新形势下建筑的必然走向。融合到自然环境中，真正让我们在追求人与自然和谐的过程中，实现人类社会的可持续发展。本文分析了我国绿色生态建筑设计研究现状及问题，总结了我国绿色生态建筑设计的发展思路与方法。一、绿色生态建筑设计的重要性多元化的做出精品耐用、绿色生态化的建筑成为同行间相互比较标榜的方向。建筑领域的不断发展，建筑领域的粗放式作业所带来的弊端也逐渐凸显，建筑企业对节能环保的轻视，造成了建筑行业与环境保护呈逆向增长，建筑行业越红火，当地的生态环境越恶化。由于建筑企业的大范围圈地，造成水土流失非常严重，给人类的生存环境带来了极大的威胁。大部分的建筑企业都只关注地价、房价、周边配套设施等市场行情，结构设计基本上都是常规化处理，在建筑设计过程中对节能和空间利用等新元素缺乏考量，使得诸多能源资源在不经意间大量的流失，建筑空间也没有得到最有效的利用。对有着漫长严寒的北方地区来说，乡村民居以砖房和生土建筑为主，建筑虽然在外墙装修方面有所改进，但受到地方环境的影响，其本质并没有太大变化。特别是在冬季，北方建筑的保暖仍然依赖于暖气和热炕，建筑本身的防寒保暖作用并没有充分体现出来。而部分北方地区的国家节能标准已经提高到了65%，老式的无限制地供暖，只能确保人们在限定的范围内进行活动，因而生活质量受到一定的影响。要使建筑物对周边环境的污染降到最低，使自身资源消耗降到最低，就必须有效利用自然资源和高效节能的建材，使人类的居住环境能体现出空间环境、生态环境、文化环境等多重环境的整合效应。我们在为现代建筑做设计选择的时候，选用高效节能的设计，使用低能量或可再生的材料，让现代建筑不仅坚固美观，而且绿色环保。让原本建筑的使用价值和欣赏价值提升到一个新的高度，为未来绿色生态建筑的探索开个好头。近几年环境污染已经上升到全球性问题，社会各领域的发展过程中均可能造成污染问题，而建筑领域便是其中之一。建筑业被列为污染环境严重的行业之一，且属于能源消耗较大，在绿色环保社会大环境下，绿色建筑也成为了热点话题。建筑领域的绿色建筑发展情况来看，基于设计缺乏科学性、建设方案不适合各因素的影响，导致建筑业的污染问题一直没有得以解决，绿色建筑设计仅仅流于表面，甚至于部分建筑项目耗费了更高的资金。在此背景下，有必要开展对绿色生态建筑规划设计的研究，使绿色建筑概念得以成为现实，促进建筑业向更高层次发展。二、绿色生态建筑设计的理念 1、建筑设计中要关注居住者的需求。绿色生态建筑设计中要考虑居住者的感受，绿色生态型建筑必须要充分结合当地生存环境和风俗习惯，满足居住者的健康、舒适、便利等要求。在节能的同时，切实加强建筑内的加热和保温设计，使其能够适应当地的气候条件。为建设优质建筑而不顾成本，建造出居住舒适但居民无力购买的高价建筑。如何在恶劣的气候条件，以及北方相对较低的经济收入水平的情况下，设计出最为适宜的绿色生态型建筑，是一项十分艰巨的任务。 2、考虑绿色生态建筑可持续循环发展。坚持可持续发展的绿色生态理念，在建设设计充分考虑到建筑材料、能源资源最大程度地利用，降低建设和使用过程中对生态环境及周边的影响，尽可能地节约非可再生资源，使建筑与环境形成和谐共赢的局面。因地制宜进行绿色生态建筑设计。充分调动当地的有利资源，推动节能环保发展，深入挖掘可再生能源。三、绿色生态建筑设计的发展趋势 1、可再生能源的利用。采用更加经济的太阳能被动式利用法，选取光照最为充足、同时对室内影响最为显著的朝南方向的房间，挂设太阳能集热器，使之与楼地面敷设的低温热辐射水管相连接，为其收集提供持续的热能，从而将太阳光充足的利用。对较为偏远的地区，可以推广使用简易的太阳能集热装置，比如利用废旧易拉罐图表面涂黑串联成排的方式进行等效的收集太阳能，以及利用凹透镜聚焦原理制成的简易太阳能灶具等。 2、环保建材的使用。在建材方面，要减少对混凝土等常规材料的使用，充分利用好生态环保型建材，研发出成本适宜的绿色建筑材料。要合理计算出建筑工程中所必须的建材种类，尽可能控制建材的采购，并加强对施工过程中的使用管理，提高利用率，减少耗损率。必要时，可以结合当地的自身特色，节约资源上的浪费，同时提高建筑外墙的保温性能，切实解决生物资源相比较混凝土的不利因素。 3、节能技术的研发。加强对住宅入口的设计，提高建筑外墙、屋顶、地面等与外界接触区域的保温效果，加大外墙外保温系统的埋深，将其延续至冰冻线以下，利用自然土壤来处理一部分热损失。利用草板、稻壳等加装保温层，在周边地面设置聚苯板保温层，同时还可以加厚窗体等，尽最大可能减少室内热量的散发，从而在保证居民生活舒适度，减少供热的要求和相关资源的消耗。 4、水资源循环利用的设计。对建筑中水资源浪费和水污染严重的问题，我国各行各业始终给予了高度的关注和应有的重视。为更好地推进绿色生态型建筑设计理念，必须充分重视建筑中的水资源节约和利用。在建筑施工过程中，应建立蓄水池，通过收集自然降水，减少对自来水资源的消耗，在规划设计的过程中，应将景观水景的设计与降水的利用结合起来，尽可能地利用雨水等资源推动景观运转，尽量少地利用电力、水力的情况下构建更优美的生活环境。 5、加强对广大民众绿色生态建筑意识的宣传培养，倡导绿色消费模式。人们在居住、娱乐和出行等活动中，尽可能节约资源和能源，坚持可持续发展原则，减少因人类活动对自然环境造成破坏和污染。在推行绿色生态建筑设计时，只有在民众都形成了固定的绿色模式后，才有可能被真正贯彻实施。发展绿色生态和网络智能化结合的绿色生态建筑。绿色生态建筑的智能化，主要是以突出各类生态智能为特点，尽可能发挥建筑的智能化。在设计时，把能够提供智能化服务的装置适当置入，使居住者凭借灵活简易的操作能达到一种特殊的享

现代设计方法总结

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3000字总结

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

现代设计方法试卷1及答案

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

解析绿色生态建筑设计思路

解析绿色生态建筑设计思路发表时间：2019-02-18T14:54:52.053Z 来源：《基层建设》2018年第35期作者：李成财 [导读] 摘要：随着社会的进步，人口数量的剧增，自然资源就显得越来越匮乏，人类的生存环境日益恶化。身份证号码：50023419871218xxxx 摘要：随着社会的进步，人口数量的剧增，自然资源就显得越来越匮乏，人类的生存环境日益恶化。现如今，人们大多生活在与自然环境割裂的世界里，因此，许多建筑设计师重新审视原有的发展价值取向，重新思考和设计新型的绿色生态建筑，充分利用植物、水、太阳能和风能等自然资源，以及当地的地形，地貌，气候与人文特征，为人类塑造一个能与自然和谐共生的空间环境。关键词：绿色生态建筑；概念；设计思路引言绿色生态建筑设计指的是在建筑设计时结合绿色环保理念，在不影响建筑正常建设及确保工程质量的前提下，尽可能把资源消耗控制在合理范围内，从而有效提高资源的利用率；尽可能使用绿色环保材料，最大程度减少施工给环境造成的污染，实现工程建设和环境保护的双向发展。绿色生态建设设计理念不仅有助于保护生态环境，同时可以提高建筑物建设质量，切实提高舒适度，有效降低化学材料对人体损害，实现建筑业的可持续发展。 1.生态建筑的概念生态建筑设计就是运用生态学的思想，按照以人为本的设计理论，从人、建筑、自然所构成的整体环境出发，设计出能够实现人、建筑、自然三者和谐统一的最优关系的建筑。将建筑视为一个生态系统，通过设计、组织建筑内外空间中的各种物态因索，使物质能源在建筑生态系统内部有序地循环利用，获得一种高效、低耗、少废、少污、生态平衡的建筑环境。 2.绿色生态建筑设计的必要性 2.1有助于身体健康绿色环保设计有助于人的身体健康，绿色建筑要求设计师在设计时选取对人体无伤害的装饰材料，从而有效保证人体健康，同时注重对室内通风的设计，确保室内外气体的正常交换，保障人体健康，有效提高人们生活质量。 2.2有利于减少环境负担在建筑施工中会产生危害环境的废水废料，这需建筑设计师在选择材料和施工方法时科学选择，选择那些污染少或无污染的材料，努力将污染降到最低，有效减少对环境的负担；同时，注重选择合适的施工方法，采取资源利用率较高的方法进行施工，加大对工地管理人员的监管力度，确保施工队员严格按照操作流程施工，可以最大限度上减少对环境的负担。 2.3有益于延长建筑使用年限依据绿色设计理念，选用质量较好的建筑材料，所建造的建筑比较耐用，有效延长建筑的使用寿命，从而减少资源浪费及环境污染。 2.4有效降低能耗绿色建筑设计采用先进的设计技术及节能环保材料，因此，可有效降低建筑设计中的能源消耗量，节约大量的能源资源，给建筑业的可持续发展奠定坚实基础。 3.生态建筑设计思路 3.1基于环境的整体规划建筑规划设计从整体角度把握人类生态系统的结构，以生态为基础进行整体规划和生态规划，合理利用土地，有效协调经济、社会和生态之间的关系。根据自然的本质属性，组织各功能分区，使建筑群的能流、物流畅通无阻；从建筑物朝向、间距、形体、绿化配置、能源的循环利用等方面考虑，建筑规划要走中小型化、花园化、智能化为一体的道路，提高绿地面积比例，降低能耗量；建筑整体规划应体现建造场地、植被的一体化；减少对资源的干扰和污染；建筑及装饰材料的选择应考虑对能源消耗和对空气、水污染的影响；全方位考虑建筑绿化，沿街绿化、楼间绿化、楼旁绿化、绿化建筑，形成多品种、多层次、立体的、广泛绿化环境，改善建筑小气候，使人类贴近自然。在生态的建筑规划设计中要把具体建筑看成是城市建筑大系统的一部分，与城市建筑大系统相联系，使建筑内部难以消化的废物成为其它元素的资源。 3.2重视生态系统建筑设计人员要把建筑视为一个微型生态系统，通过生态设计充分有效利用太阳能、风能等自然能量，考虑建筑空间的形体与自然空间的联系，采暖、通风、照明、电气等方面的高效与协调等，降低建筑系统对自然生态系统的影响。建筑方案应充分利用太阳光、阴影，选择合理的建筑朝向和建筑型体；营造良好的局部建筑小气候，室内空间与室外空间相结合，加强人与自然的联系；建筑空间多样化、科学化，加大使用功能的灵活性和空间的可变性，留有变化余地，经过改造和装饰可以再生使用。 3.3可再生能源的循环利用建筑外表面应考虑围护结构的热效率；设计规模恰当有效的供热、通风和空调系统；充分有效地利用各种可选择的再生能源，形成与建筑空间使用配套的能源综合开发利用系统，建筑生活垃圾综合处理；从节能出发做好照明、器具设备和电气负荷的最优化设计；考虑建筑空间的建筑材料中易挥发的有机成分，尽量减少微生物生长的机会，提供新鲜的空气，创造易于接近日光和公共适宜的环境，同时要考虑室内空间维修和清洁材料挥发的化学成分对人体的影响；建筑构造使用可循环或带有可循环材料（如钢材、铝材等）的产品，考虑建筑构件和建筑设备的再利用，尽可能减少建筑垃圾；为建筑物主人使用可循环设施提供方便，通过中水的再利用和节水装置，使生活污水排放量降到最低；建筑屋顶、地面、门窗要进行隔热处理；广泛应用建筑采暖节能、制冷节能、通风节能、照明节能等建筑节能技术。 3.4水资源的合理利用雨水的收集和污水的处理回收利用是建筑节水的有效措施，通过低技术的建筑处理及后续工种的配合，收集的雨水可用于浇灌，用于景观水景，改善了建筑的生态环境。污水的回收利用是建筑内的洗漱污水经有特殊设备的净化处理后，再用于冲厕，或者浇灌等。人工湿地污水处理系统和雨水收集利用及灌溉技术的应用，使水资源利用最大化。系统可以长期稳定运行，且节省投资，运行费用低。在保温隔热的处理上，建筑外墙外保温的处理，玻璃采用low-e玻璃等k值小的节能玻璃，可以减少建筑外围护结构的能量交换，这样在建筑运行中节省了很大的能源消耗，同时在建筑屋顶处使用人工覆土可以减小屋顶的热损失；屋顶种植绿色植被既增加了绿化面积又改善了生态环

现代设计方法_习题集(含答案)(优选.)

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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?

现代机械设计方法

一、绪论 1.设计活动的特征有哪些时空性、物质性、需求性、创造性、过程性 2.试比较传统设计和现代设计的区别传统设计师静态的、经验的、手工的方法，在设计过程中被动地分析产品的性能；而传统设计师动态的、科学的、计算机化的方法，在设计过程中可以做到主动地设计产品参数。 3.简述现代设计方法的主要内容和基本特点。主要内容：设计理论是对产品设计原理和机理的科学总结。设计方法是使产品满足设计要求以及判断产品是否满足设计原则的依据。现代设计方法主要内容：设计方法学、计算机设计、有限元法、优化设计、可靠性设计基本特点：程式性、创造性、系统性、最优性、综合性、数字性二、设计方法学

1.设计过程包括哪几个阶段计划阶段、设计阶段、样机试制阶段、批量生产阶段、销售阶段 2.常用的创造性技法有哪些智力激励法、提问追溯法、联想类推法、组合创新法、反向探求法及系统搜索法6类 3.运用功能分析法进行系统原理方案设计的主要步骤有哪些三、相似理论及相似设计方法 1.相似三定理的内容和用途各是什么相似定理是用来判断两个现象相似的充分必要条件及其所应遵循的法则

内容：第一定律：对于彼此相似的现象，其相似指标为1，相似判据为一个不变量；第二定律：某个现象的物理量总数为n，量纲独立的物理量总数为k，则该现象相似准则的个数为n-k，且描述该现象各个物理量之间的关系可表示为相似准则π1，π2，，，，，，πn-k之间的关系，即第三定律：凡同一完整的方程组所描述的同类现象，当单值条件相似，且由单值条件的物理量所组成的相似准则在数值上相等，则这些现象就相识。用途：第一定理：介绍相似现象的属性；第二定理：确定相似准则的个数以及相似结果的推广，也称π；第三定理：也称模型化法则，也是相似现象的充要条件。 2.相似准则的导出方法及基本依据是什