全国2011年7月(02200)现代设计方法练习题及答案
现代设计方法习题及答案
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。
现代设计方法试卷及答案
《现代设计方法》（课程代码：02200）一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分）1．数字化仪在早期CAD作业中经常使用，它是一种（）A．输入设备B．输出设备C．存储设备D．绘图设备2．滚筒式绘图仪一般采用插补原理进行绘图，但在绘图过程中有时不需要插补。
绘制以下方向的线段时需要插补的是（）A．X方向线段B．Y方向线段C．±45o方向线段D．一般方向线段3．在采用Cohen—Sutherland编码裁剪算法剪裁线段时，如果一条线段跨越两个区，则当其两端点编码的逻辑乘为零时，则该线段( )A．全部可见B．全部不可见C．部分可见D．不确定4．在消隐处理中，当进行平面可见性测试时，若平面的法线矢量和视线矢量的夹角大于90o，则该面（）A．可见B．不可见C．部分可见D．不确定5．一逐行扫描光栅显示器的水平扫描频率为15600H Z，垂直扫描频率为50H Z，则该显示器（）A．水平方向有15600个像素点B．垂直方向有312条水平扫描线C．一条水平扫描线上有312个像素点D．垂直方向上有50条扫描线6．F（x）为单值、连续、可微且无约束的一元函数，则在点x=x*处有极大值的充分条件是（）A.B．第1页（共9页）第2页（共9页）C ．0)(=''*X FD ．0)(0)(<''='**X F X F7．外点罚函数法的特点是（ ） A ．适合处理等式约束的最优化问题B ．探索过程在可行域内进行C ．适合处理不等式约束的最优化问题D ．需要先求出初始内点 8．在单峰搜索区间[a ，b]内任取两点a 1、a 2，若函数值F(a 1)=F(a 2)，则缩小后的区间为（ ） A ．[a ，a 1]B ．[a 1，b]C ．[a 1，a 2]D ．[a ，a 2]9．以下关于函数的梯度的说法不正确的是（ ） A ．函数的梯度是标量 B ．函数值沿梯度方向变化最剧烈 C ．函数的梯度是矢量D ．求函数的极小值时常沿负梯度方向搜索10．多元函数F(x)在点X *附近一阶偏导数连续，则该点为极大值点的充分条件为（ ） A ．F （x *）=0 B ． F （x *）=0，H （x *）正定 C ．F （x *）=0D ． F （x *）=0，H （x *）负定11．平面桁架结构中，某单元局部编码依次对应的总体编码为8，6，则单元则度矩阵中的元素k 34应放入总体刚度矩阵[K]中的（ ） A ．16行15列 B ．11行12列C ．12行16列D ．11行15列12．平面三解形单元的刚度矩阵阶数为（ ） A ．2×2B ．3×3C ．4×4D ．6×613．平面刚架结构中的杆单元，单元中的位移分量个数为（ ） A ．3B ．6C ．9D ．1214．平面问题的弹性矩阵与材料的（ ） A ．弹性模量和硬度有关 B ．弹性模量和泊松比有关 C ．弹性模量和强度有关D ．强度和泊松比有关15．若把平面应力问题的弹性矩阵改成平面应变问题的弹性矩阵，只需将（ ）E /（12μ-）μ-第3页（共9页）A ．E 换成E /（1μ-），μ换成μ/（1μ-）B ．E 换成E /（12μ-），μ换成μ（12μ-） C ．E 换成E /（12μ-），换成μ/（1μ-）D ．E 换成E /（1μ-），μ换成μ（12μ-）16．2/3表决系统中各子系统的寿命均服从指数分布，且失效率均为λ，则该表决系统的平均寿命为（ ） A ．λ65B ．λ32 C ．λ23 D ．λ56 17．图示由7个子系统组成的复杂系统，各子系统的可靠度均为R ，则该系统的可靠度为（ ）A ．432R R R -+B ．42)23)(1(R R R R --+ C ．3223R R -D ．)23)(1(2R R R --+18．为了检查灯炮的质量，抽取100只灯泡进行试验，灯泡工作到 100小时有30只损坏，工作到150小时又有20只损坏，从100小时 到150小时这段时间灯泡的平均失效密度为（ ） A ．0.004B ．0.006C ．0.2D ．0.519．电器元件（系统）的失效密度函数一般服从（ ） A ．正态分布B ．指数分布C ．威布尔分布D ．对数正态分布20．当强度和应力的均值相等时，零件的可靠度（ ） A ．大于50%B 。
现代设计方法试题及答案
现代设计方法试题一、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 ） A ．计算机辅助工程 B ．计算机辅助制造C 计算机辅助设计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（ C ） 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（ B ）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 ）A ．⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡11510010001 B ．⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--11510010001 C ．⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡101001500010D ．⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡101001500015．在消阴处理中，进行极大／极小检验，如果两个物体的投影不满足极大／极小条件，则两个物体之间（ D ）A ．相互完全遮挡B ．部分相互遮挡C ．相互不遮挡D ．遮挡关系不确定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Hessian 矩阵（ C ） A ．半正定B ．正定C ．半负定D ．负定7．对约束优化问题，设计变量的选择（ C ） A ．可以在可行域中 B ．不允许在可行域中 C ．只允许在可行域中 D ．不一定在可行域中 8．要将一个有约束问题的求解转化为一系列无约束问题的求解，可以选择（ C ） A ．复合形法B ．简约梯度法C ．罚函数法D ．共轭梯度法 9．在解决线性规划问题时，首选的优化方法为（ B ） A ．外点罚函数法 B ．单纯形法 C ．拟牛顿法 D ．变尺度法10．当目标函势沩凸函数，约『束函彭嘣黜函数时，K —T 条件是约束优化问题取得极值的（ D ）A ．必要条件B ．充分条件C ．一般条件D ．充分必要条件 11．有限元分析中，下列单元属于二维单元的是（ D ） A ．六面体单元 B ．四面体单元 C ．杆单元 D ．三角形单元 12．用有限元方法求解问题获得的解属于（ A ）A ．近似解B ．精确解C ．解析解D ．半解析解 13．采用杆单元进行平面刚架有限元分析，杆单元的一端具有（ B ）A ．两个自由度B ．三个自由度C ．四个自由度D ．六个自由度14．某刚架单元两节点对应的总体编码为5和3，则局部座标系下的单元刚度系数k 在总体刚度矩阵中的位置为（ D ） A ．第5行第3列 B ．第14行第3列 C ．第5行第14列 D ．第14行第14列 1 5．在平面应变问题中，沿轴线方向（ C ） A ．应变、应力都为零 B ．应力为零，但应变不为零 C ．应变为零，但应力不为零 D ．应变、应力都不为零 16．若产品的平均寿命等于失效率的倒数则产品的寿命服从（ C ）A ．正态分布B ．泊松分布C ．指数分布D ．二项分布 17．在平均安全系数不变的情况下，由于强度(或应力)的分散度增大会使零件的可靠度（ A ） A ．降低 B ．提高 C ．不变 D ．无法确定 18．当系统中任何—个零件发生故障都会导致整个系统失效，该系统是（ A ） A ．串联系统 B ．冗余系统 C ．表决系统 D ．非工作冗余系统 19．并联系统的可靠度比组成该系统的零件的可靠度（ B ） A ．底 B ．高C ．相等D ．不确定 20．产品工作到t 时刻后的单位时间内发生失效的概率称为（ D ） A ．平均寿命B ．平均失效密度C ．平均可靠度D ．平均失效率二、多项选择题(本大题共5小题。
现代设计方法
《现代设计方法》课程习题集【说明】：本课程《现代设计方法》（编号为02200）共有单选题,填空题1,计算题,简答题等多种试题类型。
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.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.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.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（ ）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（ ）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（ ）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（ ）A ．WC→DC→NDCB ．NDC→DC→WCC ．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 ．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 ．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（ ）A ．yb xl W W =ybxl V V B ．yt xr W W =yt xr V VC ．yb yt xl xr W W W W --=yb yt xl xr V V V V --D ．yt xr yb xl V V W W --=ytxr yb xl W W V W -- 11. 平面问题的弹性矩阵与材料的（ ）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 d p c b a T ，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13. 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=014. 已知变换矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=100020001T ，则图形将在（ ） A ．X 方向放大2倍 B ．Y 方向放大2倍C ．X 方向平移2D ．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（ ） 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（ ）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（ ）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.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（ ）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.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（ ）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.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.∑=-=Φm k k X g r X F r X 1)()()(/1)(),(μμB.∑=+=Φmk 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.∑=-=Φm k k X g r X F r X 1)()()](,0min[)(),(μμ24. 设X =(X 1, X 2,…, X n )，R n 为维欧氏空间，则下述正确的是（ ）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. 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（ ）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（ ）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（ ）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（ ）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（ ）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（ ）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（ ）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.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（ ）A. R1＜R2B. R1＞R2C. R1= R2D. R1≤R235. 下列可靠性指标关系式不正确的是（ ）A ．dtt dF t f )()(= B ．1)()(=+t F t R C ．⎰∞=t dt t tf t R )()( D ．⎰∞=0)(dt t tf T 36. 正态分布中的标准差是（ ） 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（ ）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（ ）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（ ）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（ ）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（ ）A.200B.1000C.500D.200042. 要提高可靠性的置信度，不应（ ）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（ ）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 ．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 、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（ ）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 C 0)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（ ） A ．小于0.5 B ．大于0.5 C ．等于0.5 D ．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 ．N t N N f )(- B ．N t N f )( C ．t N t N f ∆∆)( D ．tt 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（ ）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（ ）A ．0)(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151. 计算机辅助设计(CAD)是指人们在计算机的 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。
浙江7月自学考试现代设计方法试题及答案解析
浙江省2018年7月自学考试现代设计方法试题课程代码：02200一、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。
每小题1分，共30分)1. 对第二象限中的一个点P 实施⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-100010001坐标变换，则变换后P 点位于( ) A. Ⅰ象限 B. Ⅱ象限 C. Ⅲ象限 D. Ⅳ象限2. 变换矩阵T=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡100010002则变换后图形将( )A. X 方向放大2倍B. Y 方向放大2倍C. X 方向平移2D. Y 方向平移23. 数据库管理系统(DBMS)软件属于( )A. 系统软件B. 支撑软件C. 专用应用软件D. 工程分析及计算软件4. 利用图形变换矩阵可以使图形产生( )A. 平移B. 比例C. 错切D. A ，B ，C 之和5. 图形显示中高分辨率与中分辨率的区别之一在于高分辨率的图形终端需要( )A. 很大的屏幕B. 很大容量的帧缓冲存储器C. 很高的用户水平D. 很精确的计算系统6. 对显示器而言，分辨率就是其( )的界限范围。
A. 用户坐标B. 世界坐标C. 设备坐标D. 规格化设备坐标7. 下列软件不属于CAD 的支撑软件的是( )A. UG －graphicsB. C++语言C. AutoCADD. MDT8. 计算机的硬盘是属于( )A. 随机存储器B. 主存储器C. 内存储器D. 外存储器9. 下面的选项中哪一项与设备坐标系是指同一坐标系( )A. NDC 坐标系B. 世界坐标系C. 物理坐标系D. 规格化坐标系10. 三维实体模型实现的方法中，有一种方法是通过定义和全面存储实体若干边界外表面信息的方法建立几何模型，这种方法是( )A. CSG 方法B. B －rep 方法C. 光线投影法D. 扫描表示法11. 优化设计的自由度是指( )A. 设计空间的维数B. 可选优化方法数C. 所提目标函数数D. 所提约束条件数12. 在无约束优化方法中，只利用目标函数值构成的搜索方法是( )A. 梯度法B. Powell 法C. 共轭梯度法D. 变尺度法13. 在复合形法中，对n 维设计问题，初始复合形的顶点数k 一般取为( )A. n-1≤k ≤nB. n-1≤k ≤2nC. n ≤k ≤2nD. n+1≤k ≤2n14. 利用0.618法在搜索区间［a,b ］内确定两点a 1=0.382,b 1=0.618，由此可知区间［a,b ］的值是( )A. ［0,0.382］B. ［0.382,1］C. ［0.618,1］D. ［0,1］15. 已知函数F(X)=x 12+x 22-3x 1x 2+x 1-2x 2+1，则其Hessian 矩阵是( )A. ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--2332B. ⎥⎦⎤⎢⎣⎡2332 C. ⎥⎦⎤⎢⎣⎡2112 D. ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--3223 16. 对于求minF(X)受约束于g i (x)≤0(i=1,2,…,m)的约束优化设计问题，当取λi ≥0时，则约束极值点的库恩—塔克条件为( )A. ∇F(X)=∑=∇λm 1i i i (X)g ,其中λi为拉格朗日乘子 B. -∇F (X)=∑=∇λm 1i i i (X)g ,其中λi 为拉格朗日乘子 C. ∇F(X)= ∑=∇λq 1i i i (X)g ,其中λi为拉格朗日乘子，q 为该设计点X 处的约束面数 D. -∇F(X)= ∑=∇λq 1i i i (X)g ,其中λi为拉格朗日乘子，q 为该设计点X 处的约束面数 17. 在共轭梯度法中，新构造的共轭方向S (k+1)为( )A. S (k+1)= ∇F(X (k+1))+β(k)S (K)，其中β(k)为共轭系数B. S (k+1)=∇F(X (k+1))－β(k)S (K)，其中β(k)为共轭系数C. S (k+1)=-∇F(X (k+1))+β(k)S (K)，其中β(k)为共轭系数D. S (k+1)=-∇F(X (k+1))－β(k)S (K)，其中β(k)为共轭系数18. 用内点罚函数法求目标函数F(X)=ax+b 受约束于g(X)=c-x ≥0的约束优化设计问题，其惩罚函数表达式为( )A. ax+b-r (k)x -c 1，r (k)为递增正数序列 B. ax+b-r (k)x-c 1，r (k)为递减正数序列 C. ax+b+ r (k)x-c 1，r (k)为递增正数序列 D. ax+b+r (k)x -c 1，r (k)为递减正数序列 19. 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( )A. ［x 1,x 4］B. ［x 2,x 3］C. ［x 1,x 2］D.［x 4,x 3］20. 已知F(X)=x 1x 2+2x 22+4,则F(X)在点X (0)=⎭⎬⎫⎩⎨⎧-11的最大变化率为( ) A. 10 B. 4 C. 2 D. 1021. 已知某产品的可靠度R=0.99643，则可靠度系数μ等于( )A. 2.60B. 2.96C. 2.69D. 2.6522. 任选N 0个产品，在规定的条件下进行可靠性试验，记录了时间间隔［t,t+△t ］的产品失效数△N f (t),t时刻的累积失效数N f (t)和仍在正常工作的产品数N s (t),则产品在［t,t+△t ］内的平均失效密度f (t)为( )A. (t)]N -[N )t (N )t (f f 0f ∆=B. t(t)N )t (N )t (f f s ∆= C. tN )t (N )t (f 0f ∆∆= D. t (t)N )t (N )t (f s f ∆∆= 23. A ，B 两产品的寿命均服从正态分布，已知σA =σB =200,μA =1200,μB =1000小时，两产品的寿命均大于1000小时，则有( )A. R A (1000)＞R B (1000)B. R A (1000)=R B (1000)C. R A (1000)＜R B (1000)D. 不确定24. 下列各组可靠性指标中，均属概率指标的是( )A. R(t) f(t) t rB. f(t) R(t) λ(t)C. F(t) T λ(t)D. t r λ(t) F(t)25. 图示两电路系统均由电容C 1、C 2组成，若C 1、C 2有一个单元失效，则( )A. 甲系统工作，乙系统失效B. 甲、乙两系统都能正常工作C. 甲、乙两系统均失效D. 乙系统工作，甲系统失效26. 平面刚架结构与珩架结构的单元刚度矩阵各为( )A. 6×6，6×6B. 6×6，4×4C. 4×4，6×6D. 4×4，4×427. 从作图的结构体中取出单元体进行应力状态分析，正确的是( )A. σx =σy =0,τxy ≠0B. τxy =τyz =0,σx =σy ≠0C. τyz =τxz =0,σz =0D. σx =σy ≠0,τxy =028. 总体刚度系数K ij 表示( )A. 在整个结构内节点j 处产生单位位移时，在节点i 处所引起的载荷F iB. 在整个结构内节点i 处产生单位位移时，在节点j 处所引起的载荷F iC. 在整个结构内节点j 处产生单位位移时，其余各节点位移为零时，在节点i 处所引起的载荷F iD. 在整个结构内节点i 处产生单位位移时，其余各节点位移为零时，在节点j 处所引起的载荷F i29. 平面刚架单元刚度矩阵的坐标转化为( )A. ［K ］(e)=T (e)[T ]［k ］(e)［T ］(e)B. ［K ］(e)=［T ］(e)［k ］(e)T(e)[T ]C. ［K ］(e) =T (e)[T ]［k ］(e) -1(e)[T ]D. ［K ］(e)= -1(e)[T ]［k ］(e)T (e)[T ]30. 在弹性力学平面刚架问题中，已知相邻节点总码的最大差值为5，则半宽值为( )A. 10B. 18C. 15D. 12二、多项选择题(在每小题的五个备选答案中，选出二至五个正确的答案，并将正确答案的序号分别填在题干的括号内，多选、少选、错选均不得分。
《现代设计方法》考题及答案
《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》试题及答案
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。
现代设计方法课后习题解答
现代设计方法作业第五章相似设计与模块化设计一、就某机电、家具、家电产品，谈谈如何进行模块化设计？答：模块化设计是近年来发达国家普遍采用的一种先进设计方法，它的核心思想是将系统按功能分解为若干模块，通过模块的不同组合，可以得到不同品种、不同规格的产品。
而数控机床结构的特点也决定了模块化设计方法对于数控机床设计的适用性：1)同一类型的数控机床均可划分为基本相同的若干部分；2)同一类型的数控机床通过一个或若干个基本参数的变化形成不同规格的；3)同一类的数控机床尽管有着各种不同的结构布局和用途范围，但其基本控制、运动功能和工作原理是相同的；4)数控机床中有不少独立的功能单元，如导轨副、丝杠副、冷却系统、润滑系统、液压系统、气动系统、电气控制系统等。
这一特点使其适应于模块化设计方法；5)数控机床的加工要求向高速、高精度方向发展，要求机床结构具有高刚度、高可靠性，机床基础大件 (床身、工作台、主轴箱、滑鞍、立柱等 ) 的结构动、静态特性和传动系统的高刚性成为设计的主要矛盾；6)数控机床采用计算机控制技术，使机床的机械传动机构大为简化；7)市场竞争和市场需求的多变，要求数控机床产品规格和功能多样化、性能好、成本低、制造周期短；8) 随着技术的进步和市场的发展，许多数控机床功能部件已实现专业化生产和商品化。
对于数控机床而言，模块化设计是指将机床上同一功能的单元，设计成具有不同用途或性能的、可以互换选用的模块，用以更好地满足用户需要的一种设计方法。
数控机床的整体结构可以分解为单个部件的有机组合。
通过功能分析，使得功能相同或相似，联接接口相同，而性能、用途不同的各种功能单元，经过选择、优化、简化和统一，形成各种具有独立功能的单元模块。
通过对机床单元模块选择、使模块间有机地匹配与连接，进而组合成各种通用机床、变型机床和专用机床。
模块化设计的一般过程：模块化设计分为两个不同层次，第一个层次为系列模块化产品研制过程，需要根据市场调研结果对整个系列进行模块化设计，本质上是系列产品研制过程，如图2.1所示。
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全国2011年7月高等教育自学考试考前练习题现代设计方法（课程代码：02200）一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 1．数字化仪在早期CAD 作业中经常使用，它是一种（ ） A ．输入设备 B ．输出设备C ．存储设备D ．绘图设备2．滚筒式绘图仪一般采用插补原理进行绘图，但在绘图过程中有时不需要插补。
绘制以下方向的线段时需要插补的是（ D ） A ．X 方向线段 B ．Y 方向线段C ．±45o方向线段D ．一般方向线段3．在采用Cohen —Sutherland 编码裁剪算法剪裁线段时，如果一条线段跨越两个区，则当其两端点编码的逻辑乘为零时，则该线段( )A ．全部可见B ．全部不可见C ．部分可见D ．不确定4．在消隐处理中，当进行平面可见性测试时，若平面的法线矢量和视线矢量的夹角大于90o，则该面（ ） A ．可见B ．不可见C ．部分可见D ．不确定5．一逐行扫描光栅显示器的水平扫描频率为15600H Z ，垂直扫描频率为50H Z ，则该显示器（ ） A ．水平方向有15600个像素点B ．垂直方向有312条水平扫描线C ．一条水平扫描线上有312个像素点D ．垂直方向上有50条扫描线6．F （x ）为单值、连续、可微且无约束的一元函数，则在点x=x *处有极大值的充分条件是（ ） A ．0)(='*X F B ．0)(0)(>''='**X F X F C ．0)(=''*X FD ．0)(0)(<''='**X F X F7．外点罚函数法的特点是（ ）A ．适合处理等式约束的最优化问题B ．探索过程在可行域内进行C ．适合处理不等式约束的最优化问题D ．需要先求出初始内点8．在单峰搜索区间[a ，b]内任取两点a 1、a 2，若函数值F(a 1)=F(a 2)，则缩小后的区间为（ ） A ．[a ，a 1]B ．[a 1，b]C ．[a 1，a 2]D ．[a ，a 2]9．以下关于函数的梯度的说法不正确的是（ ） A ．函数的梯度是标量 B ．函数值沿梯度方向变化最剧烈 C ．函数的梯度是矢量D ．求函数的极小值时常沿负梯度方向搜索10．多元函数F(x)在点X *附近一阶偏导数连续，则该点为极大值点的充分条件为（ ） A ．F （x *）=0 B ． F （x *）=0，H （x *）正定 C ．F （x *）=0D ． F （x *）=0，H （x *）负定11．平面桁架结构中，某单元局部编码依次对应的总体编码为8，6，则单元则度矩阵中的元素k 34应放入总体刚度矩阵[K]中的（ ） A ．16行15列 B ．11行12列C ．12行16列D ．11行15列12．平面三解形单元的刚度矩阵阶数为（ ）A ．2×2B ．3×3C ．4×4D ．6×613．平面刚架结构中的杆单元，单元中的位移分量个数为（ ） A ．3 B ．6C ．9D ．1214．平面问题的弹性矩阵与材料的（ ） A ．弹性模量和硬度有关 B ．弹性模量和泊松比有关 C ．弹性模量和强度有关D ．强度和泊松比有关15．若把平面应力问题的弹性矩阵改成平面应变问题的弹性矩阵，只需将（ ）E /（12μ-）μ-A ．E 换成E /（1μ-），μ换成μ/（1μ-）B ．E 换成E /（12μ-），μ换成μ（12μ-） C ．E 换成E /（12μ-），换成μ/（1μ-）D ．E 换成E /（1μ-），μ换成μ（12μ-）16．2/3表决系统中各子系统的寿命均服从指数分布，且失效率均为λ，则该表决系统的平均寿命为（ ）A ．λ65B ．λ32 C ．λ23D ．λ5617．图示由7个子系统组成的复杂系统，各子系统的可靠度均为R ，则该系统的可靠度为（ ）A ．432R R R -+ B ．42)23)(1(R R R R --+ C ．3223R R -D ．)23)(1(2R R R --+18．为了检查灯炮的质量，抽取100只灯泡进行试验，灯泡工作到100小时有30只损坏，工作到150小时又有20只损坏，从100小时到150小时这段时间灯泡的平均失效密度为（ ） A ．0.004 B ．0.006C ．0.2D ．0.519．电器元件（系统）的失效密度函数一般服从（ ） A ．正态分布 B ．指数分布C ．威布尔分布D ．对数正态分布20．当强度和应力的均值相等时，零件的可靠度（ ） A ．大于50% B ．小于50%C ．等于50%D ．难以确定二、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）21．固定窗口大小和位置不变，改变视区的有关参数，可以实现显示图形的（ ） A ．放大B ．缩小C ．左右移动D ．上下移动E ．扭曲22．计算机软件是实现CAD 各项技术功能的核心，软件是指与计算机系统操作使用有关的（ ）A ．程序B ．规程C ．规则D ．设计说明书E ．使用说明书23．求解无约束问题的主要方法有（ ）A ．Powell 法B ．单纯形法C ．梯度法D ．复合形法E ．简约梯度法24．对平面刚架结构的单元刚度矩阵有影响的因素为（ ） A ．杆件长度B ．杆件材料的强度C ．杆件的横截尺寸D ．杆件横截面的对称性E ．杆件横截面在结构中的方位25．正态分布中的均值 （ ）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 ．决定正态分布曲线的形状E ．影响正态分布曲线的对称性三、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）26．输入设备的主要作用是将字符、平面上或空间中点的坐标值输入计算机中，其基本功能是 。
27．数据模型是指数据库内部数据的组织方式，最常用的数据模型有三种：层次型、 型和关系型。
28．标准件的图形构成可以分为四个层次：最基本的通用几何元素的A 类构件、专用于某一图形文件的通用B 类构件、由A 类和B 类构件组成的K 类事件和由 类组成的G 类组件。
29．0.618法在选定的单峰区间内不断消去一部分区间，把区间越缩越小，其每次区间缩短率是的。
30．设计体积为500cm 3的园柱形包装盒，按用料最省的原则，确定其高度H 直径D 的尺寸，该问题的目标函数为 。
31．单元刚度矩阵的推导是有限元方法中的关键环节，一般可采用直接法、 法和加权残值法来确定。
32．在进行平面桁架结构有限元分析时，单元局部坐标系下的刚度矩阵与整体坐标系下刚度矩阵的转换矩阵的阶数为 阶。
33．200只灯泡工作100小时后，有20只损坏，此时这批灯泡的存活频率为 。
34．由5个相同元件组成的串联系统，要求系统的可靠度在0.99以上，则每个元件的可靠度至少应为 。
35．可靠性是指产品在 下和规定的时间内，完成规定功能的能力。
四、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）36．说明几何造型中的体素构造法（CSG ）的基本思想。
该方法所要存储的几何模型信息有哪些？ 37．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？ 38．什么是约束条件？约束条件和可行域有何关系？ 39．在有限元分析时，何谓对称结构？一般如何处理？ 40．说明常规设计方法中采用平均安全数的局限性。
五、计算题（本大题共4小题，41、42题每小题各5分，43、44题每小题各10分，共30分）41．已知⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=∆111102100ABC ，将该三角形沿X 方向移动1个单位，沿Y 方向移动2个单位后，再放大1倍，求变换后ABC ∆各顶点的坐标。
42．某机电系统由三个串联子系统组成，各子系统寿命服从指数分布，且各子系统的平均寿命分别为500h ，400h ，800h ，试求整个系统的平均寿命为多少？ 43．目标函数21212224)(x x x x x x F -++=，具有等式约束8)(21-+=x x x h 0=，试求目标函数的极值并判断是极大值还是极小值。
44．一薄板受力及支承情况如图所示，作用力的大小为F ，采用平面应力问题分析其应力分布情况。
将结构划分成4个节点，2个平面三角形单元如图示，两单元在整体坐标系统下具有相同的单元刚度矩阵[][]⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡------==202110111011202313)2()1(称对a k k 30试写出总体刚度矩阵，并引入支承条件写出平衡方程。
全国2011年7月高等教育自学考试考前练习题现代设计方法答案（课程代码：02200）一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 1．A2．D3．C 4．A 5．B 6．D 7．A 8．C 9．A 10．D 11．B 12．D 13．B14．B15．C16．A17．B18．A19．B20．C二、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）21．AB22．ABCDE23．ABC24．ACE25．BC三、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分） 26．定位和拾取 27．网络28．A 、B 和K 29．相等30．DH D X F ππ+=221)(min31．变分32．2×4 33．0.934．599.0或99799.0 35．规定条件四、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分） 36．体素构造法的基本思想是：各种各样形状的几何形体都可以由若干个基本单元形体，经过有限次形状集合运算（又称拼合运算）构建得到。
如圆柱体、锥体、六面体等都可以作为基本形体。
（3分） CSG 方法所要存储的几何模型信息是：所用的基本形体的类型、参数和所采用的拼合运算过程。
（3分）37．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）38．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。
（2分）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。
（2分）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。
（2分）39．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。
（3分）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。