現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法試題一、單項(xiàng)選擇題(本大題共20小題。每小題1分。共20分)1．CAD一詞已經(jīng)成為世界通用的名詞,它是指(A)A.計(jì)算機(jī)輔助工程B.計(jì)算機(jī)輔助制造C計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)D.計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)?實(shí)驗(yàn)測(cè)試了自變量為3,4,5,6,7,8時(shí)的函數(shù)值，現(xiàn)要用拋物線插值法計(jì)算5.3處的函數(shù)值，選擇下列哪組自變量及其對(duì)應(yīng)的函數(shù)值進(jìn)行插值計(jì)算較為合理(C)A.3,4,5 B.4,5QC.5,6,7D.6,7,83.設(shè)備坐標(biāo)系的維數(shù)一般為(B)A.—維oB.二維 C三維oD.四維4?將平面圖形沿X方向平移10個(gè)單位，沿Y方向平移15個(gè)單位，其坐標(biāo)變換矩陣為(A)「100_-100「-100「「1000「A.010B.010C.0150D.015010151-10-151100110015.在消陰處理中,進(jìn)行極大/極小檢驗(yàn),如果兩個(gè)物體的投影不滿足極大／極小條件,則兩個(gè)物體之間(D)A.相互完全遮擋B.部分相互遮擋 C.相互不遮擋D.遮擋關(guān)系不確定6?若函數(shù)F(x)在。1上具有連續(xù)二階導(dǎo)數(shù)(D是Dl內(nèi)部的凸集)，則F(x)為D上的凸函數(shù)的充分必要條件是F(x)的Hessian矩陣(C)A.半正定 B.正定 C.半負(fù)定 D.負(fù)定對(duì)約束優(yōu)化問題,設(shè)計(jì)變量的選擇(C)A.可以在可行域中oB.不允許在可行域中C.只允許在可行域中 D.不一定在可行域中要將一個(gè)有約束問題的求解轉(zhuǎn)化為一系列無約束問題的求解,可以選擇(C)A.復(fù)合形法 B.簡約梯度法oC.罰函數(shù)法 D.共軛梯度法9?在解決線性規(guī)劃問題時(shí)，首選的優(yōu)化方法為(B)A.外點(diǎn)罰函數(shù)法oB?單純形法oC?擬牛頓法oD.變尺度法當(dāng)目標(biāo)函勢(shì)溈凸函數(shù)，約『束函彭嘣黜函數(shù)時(shí),K—T條件是約束優(yōu)化問題取得極值的(D)A.必要條件oB.充分條件 C.一般條件oD.充分必要條件有限元分析中,下列單元屬于二維單元的是(D)A.六面體單元 B.四面體單元oC.桿單元 D.三角形單元用有限元方法求解問題獲得的解屬于(A)A.近似解oB?精確解C.解析解oD?半解析解采用桿單元進(jìn)行平面剛架有限元分析,桿單元的一端具有(B)A.兩個(gè)自由度oB.三個(gè)自由度oC?四個(gè)自由度D.六個(gè)自由度某剛架單元兩節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的總體編碼為5和3,則局部座標(biāo)系下的單元?jiǎng)偠认禂?shù)k在總體剛度矩陣中的位置為(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15.在平面應(yīng)變問題中,沿軸線方向(C)A.應(yīng)變、應(yīng)力都為零oB?應(yīng)力為零,但應(yīng)變不為零C.應(yīng)變?yōu)榱?但應(yīng)力不為零oD.應(yīng)變、應(yīng)力都不為零16.若產(chǎn)品的平均壽命等于失效率的倒數(shù)則產(chǎn)品的壽命服從(C)A.正態(tài)分布 B.泊松分布 C.指數(shù)分布o(jì)D.二項(xiàng)分布7.在平均安全系數(shù)不變的情況下,由于強(qiáng)度(或應(yīng)力)的分散度增大會(huì)使零件的可靠度(A)A.降低 B.提高 C.不變oD?無法確定當(dāng)系統(tǒng)中任何－個(gè)零件發(fā)生故障都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)失效,該系統(tǒng)是(A)A.串聯(lián)系統(tǒng)oB.冗余系統(tǒng) C.表決系統(tǒng) D.非工作冗余系統(tǒng)并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度比組成該系統(tǒng)的零件的可靠度(B)A.底 B.高oC.相等oD.不確定20?產(chǎn)品工作到t時(shí)刻后的單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率稱為(D)A.平均壽命 B.平均失效密度 C平均可靠度D.平均失效率二、多項(xiàng)選擇題(本大題共5小題。每小題2分.共10分)21?下列設(shè)備屬于CAD的輸入設(shè)備的，有(BCE)A.顯示器oB.掃描儀 C.鍵盤oD.繪圖儀oE.光筆o22.通過矩形窗口與矩形視區(qū)的匹配,可以實(shí)現(xiàn)圖形的(ABD)A.放大oB.縮小oC.鍺切 D.搖視 E平移3.下列方法中屬于利用目標(biāo)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)構(gòu)造搜索方向的優(yōu)化方法有(BE)A.坐標(biāo)輪換法oB.梯度法oC.單純形oD.Powel1法oE.變尺度法24.單元?jiǎng)偠染仃嚲哂?ACE)

A.奇異性 B.正定性 C.分塊性D.稀疏性oE?對(duì)稱性。25?如圖所示的2/4表決系統(tǒng),下列情況系統(tǒng)可以正常工作的是(A BCDE)a、b失效c、d正常a失效b、c、d正常a、b、c、d正常a、c正常b、d失效E.a、d失效b、c正常三、 填空題(本大題共10小題,每小題1分，共10分)26?可靠度是對(duì)產(chǎn)品可靠性的凈率一度量。27?系統(tǒng)的可靠度取決于組成系統(tǒng)的零部件的可靠度和零部件的—組合—方式.8.CAD系統(tǒng)的軟件根據(jù)其用途可分為三類，它們是:系統(tǒng)軟件、 支撐—軟件和專用。29?在實(shí)體的邊界表面表示法(B—-re:p)中，實(shí)體外表面信息數(shù)據(jù)可分為兩類，它們是幾何信息數(shù)據(jù)和 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 信息數(shù)據(jù)。30?優(yōu)化問題按目標(biāo)函數(shù)的性質(zhì)和約束的性質(zhì)分為無約束優(yōu)化問題和 有約束優(yōu)化—31?對(duì)于一種優(yōu)化算法，如果從理論上講經(jīng)過有限步搜索可求出二次目標(biāo)函數(shù)的極值點(diǎn)，則這種算法具有 二 次收斂性。32.工程數(shù)據(jù)采用程序化方法處理時(shí)，一般有兩種方法，一種為查表、插值的方法，另一種為將數(shù)據(jù)和線圖 擬合成經(jīng)驗(yàn)公式 。33?梯度方向是指一函數(shù)值一增長最快的方向。4.對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析時(shí)，結(jié)構(gòu)所受的載荷可以分為節(jié)點(diǎn)載荷和非節(jié)點(diǎn)載荷，對(duì)于 非節(jié)點(diǎn) 載荷需要進(jìn)行載荷的移置處理。35?用有限元法求解汽車在路面譜激勵(lì)下的響應(yīng)，該問題屬于 瞬態(tài)—問題。四、 簡答題(本大題共5小題，每小題6分，共30分)36?在進(jìn)行圖形處理時(shí)，為什么要引入規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系？答:(1)由于用戶的圖形是定義在世界坐標(biāo)系里，而圖形的輸出是定義在設(shè)備坐標(biāo)系里。不同的圖形設(shè)備具有不同的設(shè)備坐標(biāo)系且其工作范圍也不相同。(2)為了便于圖形處理,有必要定義一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，引入與設(shè)備無關(guān)的規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系，采用一種無量綱的單位代替設(shè)備坐標(biāo),當(dāng)輸出圖形時(shí)，再轉(zhuǎn)化為具體的設(shè)備坐標(biāo)。(3)規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系的取值范圍是左下角(0,0)，右上角(1，1),其工作范圍為0?1。37?迭代法的基本思想是什么?常用的終止準(zhǔn)則有哪些？答.(1)迭代法的基本思想是“步步逼近”，最后達(dá)到目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)點(diǎn)。首先選擇一個(gè)盡可能接近極值點(diǎn)的始點(diǎn)，從初始點(diǎn)出發(fā),按照一定的原則尋找可行方向和初始步長，向前跨出一步，得到新點(diǎn),再把新點(diǎn)作為初始點(diǎn)重復(fù)進(jìn)行。每次迭代都必須使目標(biāo)函數(shù)值向最優(yōu)值靠近。(2)常用的終止規(guī)則有用相鄰兩點(diǎn)的矢量差的模作為終止迭代規(guī)則。卜(k+1)-x(k)|<￡用兩次迭代的目標(biāo)函數(shù)值之差作為終止迭代規(guī)則。、F(k+1)—F(k)F(k+1)—F(k)<￡或 <￡F(k)用梯度的模作為終止迭代規(guī)則。|VF(k+1)|<￡38。 在有限元分析中，對(duì)結(jié)構(gòu)劃分的單元數(shù)是否越多越好?為什么？答?不是.單元的數(shù)量取決于要求的精度、單元的尺寸和自由度數(shù)。雖然一般單元的數(shù)量越多精度越高，但也有一個(gè)界限，超過這個(gè)值，精度的提高就不明顯。39。 系統(tǒng)的可靠分配按分配原則不同，有哪些分配方法？各自分配原則是什么？答.(1)系統(tǒng)的可靠度分配方法有：等同分配法、加權(quán)分配法和動(dòng)態(tài)規(guī)劃最優(yōu)分配法。(2)(a)等同分配法按系統(tǒng)中各元件(子系統(tǒng)或零部件)的可靠相等的原則進(jìn)行可靠度分配。(b)加權(quán)分配法按各子系統(tǒng)在整個(gè)系統(tǒng)中的重要度以及各子系統(tǒng)的復(fù)雜度作為權(quán)重的原則來分配可靠度。(c)動(dòng)態(tài)規(guī)劃最優(yōu)分配法可以把系統(tǒng)的成本等因素為最小作為目標(biāo)函數(shù),而把可靠度不小于某給定值作為約束條件的原則分配可靠度；也可以把系統(tǒng)的可靠度盡可能大作為目標(biāo)函數(shù)分配可靠度.0.試簡述編碼剪裁(Cohen—Sutherland)算法的基本原理。答?將窗口的四個(gè)邊界向兩邊延伸，把平面分成9個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域用四位二進(jìn)制表示；線段的端點(diǎn)落在哪個(gè)區(qū)域則端點(diǎn)的編碼就與該區(qū)的編碼相同；如果線段兩端點(diǎn)的編碼都為“0000”，則線段位寺窗口內(nèi)；如果線段兩端點(diǎn)編碼的邏輯乘不為“0000”，則線段位于窗口外；如果線段不能用上述方法測(cè)試決定，則將線段分割，然后用上述方法判斷。五、計(jì)算題(本大題共4小題,41、42題各5分,43、44題各10分，共30分)1.已知某零件的工作應(yīng)力和材料強(qiáng)度均服從正態(tài)分布，且應(yīng)力的均值為480Mpa，標(biāo)準(zhǔn)差為36Mpa，材料強(qiáng)度的均值為，標(biāo)準(zhǔn)差為，試確定零件

的可靠度.答?零件的工作應(yīng)力和材料強(qiáng)度均服從正態(tài)分布，且Q二78MPa,卩二600MPaQ二36MPa，卩二480MPaTOC\o"1-5"\h\zr r s su-u???卩=r 匕尹2+Q2、r s600—600—480v'782+362二1.39686查表得，該零件的可靠度為:R=0。91924X(0)=[0,0]t x2+x2一xx+4x一1042.用梯度法，從起始點(diǎn) 開始,求無約束問題MinF (x)=1 2 12 2 的最優(yōu)解。(計(jì)算兩步)答(1)求初始點(diǎn)梯度VF(x)二{2x1-x2，2x2一x1+4}TVF(x(10))={0,4}t(2)第一次搜索VF(x(10))=4 S(0)=—VF(x(10))/4=—{0,1}ta(0)=2 x(1)=x(0)+aS(0)二{0,0}t—2{0,1}t二{0,—2}t(3)第二次搜索VF(x(1))二2S(1)=—V(3)第二次搜索VF(x(1))二2a(1)=1 x⑵=x(1)+aS(1)={0,—2}t—2{1,0}t={—1,—2}t43.一組合變換如下，先將圖形繞(3,4)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)60°，然后放大一倍。試求該組合變換的變換矩陣；三角形各頂點(diǎn)的坐標(biāo)為A(10,0)、B(10,20)、C(0,20),試求經(jīng)過上述變換后三角形各頂點(diǎn)坐標(biāo)。答.(1)將圖形繞(3,4)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)60°的變換矩陣：-100「cos(60°)sin(60°)0_「100「-0.50.8660_11010-sin(60°)cos(60°)0010=-0.8660.50-3-410013414.9643-0.5981200將圖形放大一倍t2=0 2 0001該組合變換的變換矩陣:-0.50.8660_「200「「11.7320_=TxT=10-0.8660.50020=-1.73210124.9643-0.59810019.928-1.19611001⑵三角形頂點(diǎn)坐標(biāo)矩陣為：AABC=10 20 1間角為45°，間角為45°，單元(1)的局部坐愿犧圖變換后三角形的坐標(biāo):AA，BBC'=AABCxT「1001]r11.7320「「19.92816.12410201|11.73210—-14.71236.12410201J^9.928-1.196124.71218.804144.如圖所示的平面桁架，由兩個(gè)單元組成，單元(1)與單元(2),二者之

標(biāo)正方向?yàn)檠剌S線方向由節(jié)點(diǎn)1指向節(jié)點(diǎn)3,單元（2）的局部坐標(biāo)正方向?yàn)檠剌S線方向由節(jié)點(diǎn)2指向節(jié)點(diǎn)3,在局部坐標(biāo)系下每個(gè)單元的剛度矩陣分1-1⑵=亍［K］⑴，求桁架的總體剛度矩陣［k］答?平面桁架的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣為Te=cosasinacosasin⑵=?。跭］⑴，求桁架的總體剛度矩陣［k］答?平面桁架的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣為Te=cosasinacosasina(e)_0100_⑴ 丁 邁「-110 0_T(2)=——0001200-11由局部坐標(biāo)系與總體坐標(biāo)系的關(guān)系知:單元（1）(2)a=90°，單元(2)a=90°，單元(2)a=1350T(e)】Ikle)T(e)]K11K31K[⑴13K33K11K31K[⑴13K33「0000-...[k]1)=T⑴】