2013现代设计方法复习题-2

现代设计方法复习题一、有限元部分1 有限单元法中离散的含义是什么?离散的含义即将结构离散化，即用假想的线或面将连续体分割成数目有限的单元，并在其上设定有限个节点；用这些单元组成的单元集合体代替原来的连续体，而场函数的节点值将成为问题的基本未知量。

2 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?答:单元刚度矩阵的性质：对称性、奇异性（单元刚度矩阵的行列式为零）。

整体刚度矩阵的性质：对称性、奇异性、稀疏性。

单元Kij物理意义Kij即单元节点位移向量中第j个自由度发生单位位移而其他位移分量为零时，在第j个自由度方向引起的节点力。

整体刚度矩阵K中每一列元素的物理意义是：要迫使结构的某节点位移自由度发生单位位移，而其他节点位移都保持为零的变形状态，在所有个节点上需要施加的节点荷载。

单元刚度系数[D]矩阵中任一元素Dij的物理意义为：要使微小单元体只在j方向发生单位应变，而其他方向不允许发生应变，则必须造成某种应力组合，在这种应力组合中，i方向应力分量为Dij。

）整体刚度矩阵有以下性质:1. 整体刚度矩阵是对称矩阵由单元刚度矩阵的对称性和整体刚度矩阵的组装过程，可知整体刚度矩阵必为对称矩阵。

利用对称性，在计算机编写程序时，只存储整体刚度矩阵上三角或下三角部分即可。

2. 整体刚度矩阵中主对角元素总是正的3. 整体刚度矩阵是稀疏矩阵，非零元素呈带状分布4. 整体刚度矩阵是奇异矩阵，在排除刚体位移后，它是正定阵。

单元刚度矩阵的性质：1）对称阵 2）主对角线元素恒为正值 3）奇异阵，即|K|=0，4）所有奇数行的对应元素之和为零，所有偶数行的对应元素之和也为零。

由此可见，单元刚阵各列元素的总和为零。

由对称性可知，各行元素的总和也为零。

3什么是平面应力问题? 什么是平面应变问题?（当结构的几何条件满足结构形状呈薄板型，载荷条件满足载荷平行于板平面且沿厚度方向均匀分布，而板平面不受任何外力作用时，称为平面应力问题。

）平面应力问题讨论的弹性体为薄板，薄壁厚度远远小于结构另外两个方向的尺度。

薄板的中面为平面，其所受外力，包括体力均平行于中面面内，并沿厚度方向不变。

而且薄板的两个表面不受外力作用。

m m j j i i mm j j i i v N v N v N )y ,x (v u N u N u N )y ,x (u ++=++=平面应变是指所有的应变都在一个平面内，同样如果平面是OXY 平面，则只有正应变εx ，εy 和剪应变γxy ，而没有εz ，γyz ，γzx 。

平面应变问题比如压力管道、水坝等，这类弹性体是具有很长的纵向轴的柱形物体，横截面大小和形状沿轴线长度不变；作用外力与纵向轴垂直，并且沿长度不变；柱体的两端受固定约束。

4. 弹性力学中的有几个主要物理量? 载荷移置的目的和任务是什么?弹性力学中的几个主要物理量是载荷、应力、形变和位移。

载荷移置的目的和任务是建立总刚度矩阵，将非节点载荷向节点载荷移植，载荷移置遵循静力等效，即原载荷与移置产生的节点载荷在虚位移上所做的虚功相等。

5.从应用方面，有限元软件通常包含三部分：前处理部分，分析部分，后处理部分。

6.以三角形三节点单元为例说明形函数具有哪些性质？7.有限元分析的基本思想及其求解步骤：答：基本思想是先把一个原来是连续的物体剖分（离散）成有限个单元，而且他们相互连接在有限个节点上，承受等效的节点载荷，并根据平衡条件进行分析，然后根据变形协调条件把这些单元重新组合起来，成为一个组合体，再综合求解。

由于单元的个数是有限的，结点数目也是有限的，所以称为有限元法。

求解步骤：结构离散化；确定单元位移模式；单元特性分析；整体分析；输出结果分析二、优化设计部分1．组成优化设计数学模型的三要素：设计变量，目标函数，约束条件2．什么是内点惩罚函数法？什么是外点惩罚函数法？他们适用的优化问题是什么？在构造惩罚函数时，内点惩罚函数法和外点惩罚函数法的惩罚因子的选取有何不同？。

答：惩罚函数法是一种将有约束优化问题转化为无约束优化问题的计算方法，属于间接算法。

基本思想是用原问题的目标函数和约束函数构建一个新的目标函数，另外再引进一个可变的惩罚因子，当惩罚因子不断变化时，将得到一系列函数，求解每个新的目标函数的极值，直至收敛到原问题的最优点。

当迭代的初始点和所有搜索点都在可行域内时，成为内点惩罚函数法。

当系列函数极小值的逼近路径是从不可行域到原目标函数f （x ）的极小值点，成为外点惩罚函数法。

内点法：迭代初始点必须在可行域内；不能用于具有等式约束的数学模型；收敛较慢。

外点法：迭代初始点可随意选取，但需人工调整；迭代时间短，收敛快；可求解具有等式和不等式约束的问题；当问题的最优点不在边界时无法求解。

惩罚因子：内点法中，若r 0过小，则新目标函数在边界附近会出现狭窄谷地，会有跑到可行域外的危险，若r 0过大，则初始无约束最优点离边界很远，会使效率大大降低。

r 0一般在1~50内选取。

外点法中，初始惩罚因子R 0的选择要根据问题的不同进行估算和不断调整。

3．叙述无约束优化设计的主要方法。

间接法——要使用导数的无约束优化方法，如梯度法、（阻尼）牛顿法、变尺度法、共轭梯度法等。

直接法——只利用目标函数值的无约束优化问题，如坐标轮换法、鲍威尔法和单纯形法等。

4．叙述约束优化设计的主要方法。

1）直接法：只能求解不等式约束优化问题的最优解。

其根本做法是在约束条件所限制的可行域内直接求解目标函数的最优解。

如：约束坐标轮换法、复合形法等。

2、间接法：该方法可以求解等式约束优化问题和一般约束优化问题。

其基本思想是将约束优化问题通过一定的方法进行改变，将约束优化问题转化为无约束优化问题，再采用无约束优化方法进行求解。

如：消元法，惩罚函数法，乘子法，拉格朗日乘子法。

习题5、试用黄金分割法求函数()20f ααα=+的极小点和极小值，设搜索区间[][],0.2,1a b =（迭代一次即可）解：显然此时，搜索区间[][],0.2,1a b =，首先插入两点12αα和，由式()1()10.61810.20.5056b b a αλ=--=--= ()2()0.20.61810.20.6944a b a αλ=+-=+⨯-= 计算相应插入点的函数值()()4962.29,0626.4021==ααf f 。

因为()()12f f αα>。

所以消去区间[]1,a α，得到新的搜索区间[]1,b α，即[][][]1,,0.5056,1b a b α==。

第一次迭代：插入点10.6944α=， 20.50560.618(10.5056)0.8111α=+-=相应插入点的函数值()()1229.4962,25.4690f f αα==，由于()()12f f αα>，故消去所以消去区间[]1,a α，得到新的搜索区间[]1,b α，则形成新的搜索区间[][][]1,6944.0,,1==b a b α。

至此完成第一次迭代，继续重复迭代过程，最终可得到极小点。

三、可靠性部分1 何为可靠度？何为失效率？如何计算？失效率与可靠度有何关系？可靠度(Reliability)也叫可靠性,指的是产品在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的能力,它包括结构的安全性,适用性和耐久性,当以概率来度量时,称可靠度.失效率是指工作到某一时刻尚未失效的产品，在该时刻后，单位时间内发生失效的概率。

一般记为λ，失效率定义为失效概率密度f(t)和可靠度R(t)的比值，而失效概率密度f(t)是失效概率分布F(t)的导数，失效率是由产品的可靠度决定的，成反相关关系（不能说是反比关系）。

2 可靠性分布有哪几种常用分布函数？试写出它们的表达式。

答：1）指数分布，适用于产品的随机故障率为常数时，可靠性为t dt dt t e e e t R tt λλ---=⎰=⎰=00)()( 2）正态分布，适用于产品的性能参数，如零部件的应变、应力或零件的寿命等。

3）威布尔（Weibull ）分布，适用于对零部件的疲劳寿命和强度的描述3 试述浴盆曲线的失效规律和失效机理？如果产品的可靠性提高，那么，浴盆曲线将有何变化？答：浴盆曲线分为3部分，即早期失效期、正常工作期和功能失效期。

在早期失效期产品有较高的失效率，但是下降的很快；在正常工作期，故障率很低且与时间变化的关系很小；在功能失效期，由于寿命或疲劳的原因不能发挥作用，故障率上升很快。

因为R(t)+Q(t)=1，如果产品可靠性提高，则失效率即降低，浴盆曲线将向下平移。

4 可靠性设计与常规静强度设计有何不同？可靠性设计的出发点是什么？可靠性设计的特点:对于那些荷载和抗力随时间变化不大的结构来说,实践证明,常规静强度设计是行之有效的。

事实上,载荷作用时间、幅值的大小经常是随时间在变化;结构的抗力则不仅随着时间变化,而且还随着材料的冶炼工艺,热处理规范加工条件等在变化,即荷载和抗力以至构体的几何参数都是随机变量,有一定分散性。

特别是随着现代科技的发展,产品日益高参数化和复杂化,设计参数大都是随机变量,一部分原来按静强度设计的结构(或零部件)在使用中暴露出一些问题: 或因强度不足而断裂,或因寿命不足而失效。

要解决这些问题的方法之一是对设计参量经过数理统计并得到其概率分布,再根据强度理论推导出零部件和结构不产生破坏的概率公式,应用这些公式就可以在给定的可靠度下确定零部件(或结构)的尺寸,或已知尺寸确定安全寿命即可靠性设计。

在可靠性设计中,随机变量是服从正态分布或经数学处理可转换成正态分布。

可靠性是一个产品在给定的功能和设计条件下不失效的概率。

5.什么是故障树分析法？其特点是什么？答：故障树分析或失效树分析是一种系统可靠性和安全性的分析工具，故障树用事件和逻辑符号来描述系统各事件之间的因果关系。

特点：故障树分析可以分为定性分析和定量分析。

定性分析的目的是找出导致发生不可预测事件的原因，而定量分析可以得到顶事件或所有中间事件的失效概率。

在系统可靠性设计中，故障树有助于查明潜在的故障从而改善产品的设计。

6.建立故障树的过程如何？建树时应注意什么问题？答：建立故障树步骤为：1）定义顶事件（即系统中最不希望发生的事件）。

2）把顶事件作为输出事件，把所有的直接原因作为输入事件，然后根据他们的逻辑关系连接所有的事件。

3）分析上述的输入事件，若他们是有别的原因所致，就将其作为下级别的输出时间，而那些原因则作为相应的输入事件。

4）重复上面的步骤，直到所有的底事件都被找出。

7.比较二个相同部件组成的系统在任务时间24小时的可靠性，已知部件的/.010=λ小时①并联系统.②串联系统.解：单个部件在任务时间24小时的可靠性：786602424010.)(.===⨯--e e R t λ① 并联系统：954407866011241124221.).())(()(=--=--=R R② 串联系统：61870786602424222..)()(===R R6某机械零件承受的应力为服从正态分布的随机变量，其均值为196MPa ，标准差为29．4MPa ，该零件的强度也服从正态分布，其均值为392MPa ，标准偏差为39.2MPa ，求该零件的可靠度。

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现代设计方法简答题集(2013自考必备)

2012自考现代设计方法简答题集（考试必备）参数化绘图有何优点，常用的实现方法有那几种参数化绘图的优点是使得设计图可以随着某些结构尺寸的修改和使用环境的变化而变化，工作效率高。

常用的设计方法又：作图规则匹配法、几何作图局部求解和辅助线作图法。

参数化绘图方法中的几何作图局部求解法的核心思想是：1)在交互作图过程中随时标注每个新增加几何元素的自由度和所受的约束关系；2)判断几何求解的局部条件是否充分，通过遍历检测，依次解出条件成熟的元素参数；3)当图形的尺寸标注完整时，用批处理程序经过多遍扫描，解出绘图需要的所有未知数。

·最常用的数据模型有那几种？其特点各是？1）层次性。

指记录间是树型的组织结构。

它体现了记录间的“一对多”的关系。

具有结构简单。

清晰的特点，适用于记录之间本身就存在一种自然的层次关系，但是它难于处理记录之间的复杂关系。

2）网络型。

指事物之间为网络的结构组织。

它体现了记录之间的“多对多”的关系。

网络型机构能处理事物之间非常复杂的关系，但是模型结构也是极其复杂的3）关系型。

它是以集合论中的“关系”的概念为理论基础，指把信息集合定义为一张二维的组织结构，每一张二维表成为一个关系，表中的每一行为为一个记录，每一列为数据项。

关系型的模型结构组织比较简单但是能处理复杂的事物之间的联系。

线性规划与非线性规划有何区别？当目标函数F(x)和约束条件都是设计变量的线性函数时，列出这种数学模型并求解的过程，称为线性规划，只有一个公用算法，称为“单纯形法”。

在所有的优化模型中，线性规划应用的最广。

如果目标函数F(x)和约束条件中有一个或多个是设计变量的非线性函数时，列出这种数学表达式并求解的过程，称为非线性规划。

解非线性规划问题有许多算法。

简述有限元分析结果的后处理后处理所显示的结果主要有两类：意识结构的变形，另一类是应力和应变在结构中分布的情况。

一般用结构的三维线框图，采用与结构不同的比例尺，放大地显示其变形的情况，在受动载荷时，也可用动画显示其振动的形态。

《现代设计方法》试题题库

现代设计方法试题题库1.无约束优化方法有（）法。

A.梯度B.0.618C.牛顿法D.坐标轮换法E.鲍威尔法答案:A|C|D|E2.单元刚度矩阵元素的值与单元（）有关。

A.形状B.节点数C.节点自由度D.物理性质E.化学性质答案:A|B|C|D3.提高有限元计算精度的方法有（）。

A.提高单元阶次B.增加单元数量C.规则单元形状D.接近实际的边界条件E.减小计算规模答案:A|B|C|D|E4.元件之间连接的基本方式有（）等。

A.串联B.并联C.待机D.表决E.混合答案:A|B|C|D5.余度技术可以采用（）。

A.并联方式B.表决方式C.备用方式D.交叉方式E.直接方式答案:A|B|C6.能处理含等式约束条件的有约束设计优化方法有( )。

A.Powell法B.变尺度法C.内点罚函数法D.外点罚函数法E.混合罚函数法答案:D|E7.下面给出的数学模型中，属于线性规划的有( )。

A.B.C.D.E.答案:A|B|E8.下面关于梯度法的一些说法，正确的是( )。

A.只需求一阶偏导数B.在接近极小点位置时收敛速度很快C.在接近极小点位置时收敛速度很慢D.梯度法开始时的步长很小，接近极小点时的步长很大E.当目标函数的等值线为同心圆时，任一点处的负梯度都是全域的最速下降方向答案:A|C|E9.下述矩阵中，正定矩阵为( )。

A.B.C.D.E.答案:A|B|E10.当零件强度和应力均为正态分布时，提高零件可靠度的措施有( )。

A.提高强度的标准差B.降低强度的标准差C.提高应力的标准差D.降低应力的标准差E.增加强度的均值答案:B|D|E11.在描述机电设备中因局部失效而导致整体失效时，一般用（）。

A.正态分布B.指数分布C.威布尔分布D.泊松分布答案:C12.对于二次函数，若为其驻点，则为（）。

A.无穷大B.零C.正值D.负值答案:B13.已知，则在点处的梯度为（）。

A.B.C.D.答案:C14.Powell改进算法是一种（）。

《现代设计方法》考题及答案

《现代设计方法》考题及答案贵州大学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、11001，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。

现代设计方法期末考试复习汇总

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。

【现代】现代方法设计复习资料

【关键字】现代现代设计方法一、单项选择题1．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]2．刚架杆单元与平面三角形单元A．单元刚度矩阵阶数不同B．局部坐标系的维数不同C．无任何不同D．节点载荷和位移分量数不同3．对一根只受轴向载荷的杆单元，k12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4．图示三角形单元非节点载荷的节点等效载荷为A．Fyi=-100KN Fyj=-50KN Fyk=0B．Fyi=-80KN Fyj=-70KN Fyk=0C．Fyi=-70KN Fyj=-80KN Fyk=0D．Fyi=-50KN Fyj=-100KN Fyk=05．图形变换矩阵T=，则变换后的图形是原来的A．2倍B．1倍C．3倍D．4倍6．机电产品的平均失效率(t)，它表征了该产品工作到t时刻后A．单位时刻内发生失效的概率B．单位时刻内发生失效的产品数C．累积失效数与受试产品总数之比D．累积失效数与仍正常工作的产品数之比7．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A．威布尔分布B．指数分布C．正态分布D．泊松分布8．若强度r的概率密度函数为fr(r)=λr，则知其分布为A．正态分布B．对数正态分布C．指数分布D．威布尔分布9．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A．可行方向法B．复合形法C．DFP法D．BFGS法10．试判别矩阵，它是A．单位矩阵B．正定矩阵C．负定矩阵D．不定矩阵11．0.618法在迭代运算的过程中，区间的缩短率是A．不变的B．任意变化的C．逐渐变大D．逐渐变小12．对第Ⅱ象限中的一个点P实施坐标变换，则变换后P点位于A．第Ⅰ象限B．第Ⅱ象限C．第Ⅲ象限D．第Ⅳ象限13．三维图形变换矩阵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14．若知某产品的失效密度f(t)，则其平均寿命T可表为A．B．C．D．15．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16．零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17．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．200 B．1000 C．500 D．200018．判断矩阵2014-⎡⎣⎢⎤⎦⎥，它应是A．负定矩阵B．正定矩阵C．不定矩阵 D．对称矩阵19．约束极值点的库恩-塔克条件为∇F(X)=-λii q =∑1∇g i (X)，当约束条件g i (X)≤0(i=1,2,…,m)和λi ≥0时，则q 应为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20．在内点罚函数法迭代计算中，其初始点和后面产生的迭代点序列A ．必须在可行域边界上B ．必须在可行域外C ．必须在可行域内D ．在可行域内、外都可以21．在极大化无约束优化设计问题中，任意n 维函数的极大值点必为F(X)的A ．最大值点B ．鞍点C ．驻点D ．梯度不等于零的点22．下列优化方法中，属于直接法的是A ．复合形法B ．变尺度法C ．Powell 法D ．共轭梯度法23．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A ．Φ(X,M (k))=F(X)+M(k){max[(),]},()g X M u u m k 012=∑为递增正数序列 B ．Φ(X,M (k))=F(X)+M(k){max[(),]},()g X M u u m k 012=∑为递减正数序列 C ．Φ(X,M (k))=F(X)+M (k){min[(),]},()g x M u u mk 012=∑为递增正数序列D ．Φ(X,M (k))=F(X)+M (k){min[(),]},()g x M u u mk 012=∑为递减正数序列 24．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25．已知F(X)=(x 1-2)2+x 22，则在点X (0)=00⎧⎨⎩⎫⎬⎭处的梯度为 A ．∇=⎧⎨⎩⎫⎬⎭F X ()()000 B ．∇=-⎧⎨⎩⎫⎬⎭F X ()()040 C ．∇=⎧⎨⎩⎫⎬⎭F X ()()040 D ．∇=-⎧⎨⎩⎫⎬⎭F X ()()020 26．Powell 修正算法是一种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27．标准正态分布的均值和标准差为A ．μ=1，σ=0B ．μ=0，σ=1C ．μ=0，σ=0D ．μ=1，σ=128．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A ．算术平均值B ．代数和C ．矢量和D ．线性组合29．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．XY平面内 B．XZ平面内C．YZ平面内 D．XYZ空间内30．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A．1 B．2 C．3 D．4 二、多项选择题1．如图所示，已知jk为2单元，ij为1单元，且边长均为l，单元边ij上作用有三角形分布的载荷，j节点的密度为q，jk作用等载荷密度为q，各节点等效载荷正确的有A．F ix(1)=16l q，F jx(1)=13l qB．F jy(2)=F ky(2)=12l qC．Fiy(1)=Fjy(1)=0D．F jx(2)=13l qE．F kx(2)=02．F(X)在区间［a,b］上为单峰函数，区间内函数情况如图所示：F1=F2。

C语言程序设计：现代方法（第2版）第二章全部习题答案

C语⾔程序设计：现代⽅法（第2版）第⼆章全部习题答案前⾔本⼈在通过《C语⾔程序设计：现代⽅法（第2版）》⾃学C语⾔时，发现国内并没有该书完整的课后习题答案，所以就想把⾃⼰在学习过程中所做出的答案分享出来，以供⼤家参考。

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第⼆章练习题和编程题答案练习题2.2节1.建⽴并运⾏由Kernighan和Ritchie编写的著名的“hello world”程序：1 #include <stdio.h>2 int main(void)3 {4 printf("hello world!\n");5 }在编译时是否有警告信息？如果有，需要如何改进呢？答：如果使⽤部分⽐较⽼的编译器如turbo C等，会⽣成警告信息，指出main函数并没有返回任何值。

这是因为在声明main函数时使⽤了int，表明函数会返回⼀个整型数值，这个数值为任意（因为main后⾯是void）。

但是上⾯的代码中并没有return语句，所以并不会返回任何值。

加⼊return语句后便可消除警告。

1 /* 加⼊return语句后的版本 */2 #include <stdio.h>3 int main(void)4 {5 printf("Hello world!\n");6 return 0;7 }如果是使⽤IDE中的编译器，且IDE版本⽐较新（如本⼈⽬前使⽤的Code:Blocks）即使没有return语句，编译器也不会⽣成警告信息。

2.思考下⾯的程序：1 #include <stdio.h>2int main(void)3 {4 printf("Parkinson's Law:\nWork expands so as to ");5 printf("fill the time\n");6 printf("available for its completion.\n");7return0;8 }(a)请指出程序中的指令和语句。

现代设计方法复习资料

现代设计方法复习资料一、单项选择题(本大题共16小题。

每小题1分。

共16分)1．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5.8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（）A．3，4，5 B．4，5，6 C．5，6，7 D．6，7，82．一彩色光栅扫描显示器，它的分辨率为1024⨯768⨯8，其中1024表示（）A．水平扫描线上的点数B．垂直方向上水平扫描线的线数C．水平扫描频率D．垂直扫描频率3. 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4．在三维几何实体的实现模式中，有一种方法其基本思想是：几何实体都是由若干边界外表面包容而成的，通过定义和全面存储这些边界外表面信息就可以建立实体几何模型，该方法是（）A．CSG法B．B－rep法C．光线投影法D．扫描表示法5．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（）A．半正定B．正定C．半负定D．负定6．对于函数F（x）=x21+2x22，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．10／16 B．5／9 C．9／34 D．1／27．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．[x4,x3] B．[x2,x3] C．[x1,x2] D．[x1,x4]8．目标函数F（x）=x21+x22－x1x2，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．1 B．0.5 C．0.25 D．0.19．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=010．刚架杆单元与平面三角形单元（）A．单元刚度矩阵阶数不同B．局部坐标系的维数不同C．无任何不同D．节点截荷和位移分量数不同11．某刚架单元两节点局部码为1和2，对应的总体编码为,4和3，则局部座标系下的单元刚度系数k12在总体刚度矩阵中的位置为（）A．第1行第2列B．第4行第3列C．第4行第6列D．第10行第11列12．若把平面应力问题的单元刚度矩阵改为平面应变问题的单元刚度矩阵只需将（）A．E换成E/(1-μ2)，μ换成μ/(1-μ2) B．E换成E/(1-μ2)，μ换成μ/(1-μ)C．E换成E/(1-μ)，μ换成μ/(1-μ2) D．E换成E/(1-μ)，μ换成μ/(1-μ13．若产品的平均寿命等于失效率的倒数则产品的寿命服从（）A．正态分布B．泊松分布C．指数分布D．二项分布14．零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．降低B．提高C．不变D．无法确定15．当系统中任何一个零件发生故障都会导致整个系统失效，该系统是（）A．串联系统B．冗余系统C．表决系统D．非工作冗余系统16．并联系统的可靠度比组成该系统的零件的可靠度（）A．底B．高C．相等D．不确定二、多项选择题(本大题共4小题。

现代设计方法参考答案

现代设计方法参考答案1.凸规划对于约束优化问题。

2.可行搜寻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，它是全部设计方案的组合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：满足全部约束条件的设计点，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？关于数据库系统比照文件系统的优点有：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、提高了数据的全都性和完整性。

3、供给数据与应用程序的独立性。

二、常用的牢靠度安排方法有哪三种？各自的安排原则是什么？答：常用的牢靠度三种安排方法和各自的安排原则如下：〔1〕等同安排法：依据系统中各单元〔子系统或零部件〕的牢靠度均相等的原则安排。

〔2〕加权安排法：把各子系统在整个系统中的重要度以及各子系统的简单度作为权重来安排牢靠度。

〔3〕最优安排法：全面考虑各种殷素的影响，承受优化方法安排牢靠度。

三、在有限元分析时，什么状况下适合选择一维、二维、三维单元？（1）当几何外形、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）当几何外形、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）当几何外形、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、简述梯度法的根本原理和特点梯度法的根本原理：梯度法又称最速下降法，根本原理是在迭代点四周承受使目标函数值下降最快的负梯度方向作为搜寻方向，求目标函数的微小值。

梯度法的特点：迭代计算简洁，只需求一阶偏导数，所占用存储单元少，对原始点要求不高，在接近微小点位置时收敛速度很慢。

五、什么是牢靠性、牢靠度？二者有何关系？牢靠性是指产品在规定的时间内，在规定的条件下，完成规定功能的力量；牢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，牢靠度是对产品牢靠性的概率度量。

自考《现代设计方法》试题及答案

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。

现代设计方法期末考试复习资料