现代设计方法试题及答案.doc

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)1CAD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5.3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 ）A3，4，5B4,5，6C5，6,7D6，7,83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 B CD5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，KT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.每小题2分共10分）21下列设备属于CAD的输入设备的，有（ BCE ）A显示器B扫描仪C键盘D绘图仪E光笔22通过矩形窗口与矩形视区的匹配,可以实现图形的（ ABD )A放大B缩小C锗切D摇视E平移23下列方法中属于利用目标函数的导数构造搜索方向的优化方法有（ BE ）A坐标轮换法B梯度法C单纯形DPowell法E变尺度法24单元刚度矩阵具有（ ACE ）A奇异性B正定性C分块性D稀疏性E对称性25如图所示的24表决系统，下列情况系统可以正常工作的是（ ABCDE ）Aa、b失效c、d正常Ba失效b、c、d正常Ca、b、c、d正常Da、c正常b、d失效Ea、d失效b、c正常三、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分)26可靠度是对产品可靠性的 概率 度量。27系统的可靠度取决于组成系统的零部件的可靠度和零部件的 组合 方式。28CAD系统的软件根据其用途可分为三类，它们是：系统软件、 支撑 软件和专用。29在实体的边界表面表示法(Bre:p)中，实体外表面信息数据可分为两类，它们是几何信息数据和 拓扑结构 信息数据。30优化问题按目标函数的性质和约束的性质分为无约束优化问题和 有约束优化 31对于一种优化算法，如果从理论上讲经过有限步搜索可求出二次目标函数的极值点，则这种算法具有 二 次收敛性。32工程数据采用程序化方法处理时，一般有两种方法，一种为查表、插值的方法，另一种为将数据和线图 拟合成经验公式 。33梯度方向是指 函数值 增长最快的方向。34对结构进行有限元分析时，结构所受的载荷可以分为节点载荷和非节点载荷,对于 非节点 载荷需要进行载荷的移置处理.35用有限元法求解汽车在路面谱激励下的响应，该问题属于 瞬态 问题。四、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分)36在进行图形处理时,为什么要引入规格化设备坐标系？答：（1）由于用户的图形是定义在世界坐标系里，而图形的输出是定义在设备坐标系里。不同的图形设备具有不同的设备坐标系且其工作范围也不相同。（2）为了便于图形处理,有必要定义一个标准设备，引入与设备无关的规格化设备坐标系，采用一种无量纲的单位代替设备坐标，当输出图形时，再转化为具体的设备坐标。（3）规格化设备坐标系的取值范围是左下角（0，0），右上角（1，1），其工作范围为01.37迭代法的基本思想是什么？常用的终止准则有哪些？答（1）迭代法的基本思想是“步步逼近”，最后达到目标函数的最优点。首先选择一个尽可能接近极值点的始点，从初始点出发，按照一定的原则寻找可行方向和初始步长，向前跨出一步,得到新点,再把新点作为初始点重复进行.每次迭代都必须使目标函数值向最优值靠近。(2）常用的终止规则有（a） 用相邻两点的矢量差的模作为终止迭代规则。（b） 用两次迭代的目标函数值之差作为终止迭代规则。用梯度的模作为终止迭代规则.38. 在有限元分析中，对结构划分的单元数是否越多越好？为什么？答不是。 单元的数量取决于要求的精度、单元的尺寸和自由度数。虽然一般单元的数量越多精度越高，但也有一个界限，超过这个值，精度的提高就不明显。39. 系统的可靠分配按分配原则不同,有哪些分配方法？各自分配原则是什么？答（1）系统的可靠度分配方法有:等同分配法、加权分配法和动态规划最优分配法。（2）（a）等同分配法按系统中各元件（子系统或零部件)的可靠相等的原则进行可靠度分配.（b）加权分配法按各子系统在整个系统中的重要度以及各子系统的复杂度作为权重的原则来分配可靠度.（c）动态规划最优分配法可以把系统的成本等因素为最小作为目标函数，而把可靠度不小于某给定值作为约束条件的原则分配可靠度；也可以把系统的可靠度尽可能大作为目标函数分配可靠度。40。 试简述编码剪裁（Cohen-Sutherland）算法的基本原理。答将窗口的四个边界向两边延伸,把平面分成9个区域，每个区域用四位二进制表示；线段的端点落在哪个区域则端点的编码就与该区的编码相同；如果线段两端点的编码都为“0000，则线段位寺窗口内；如果线段两端点编码的逻辑乘不为“0000”，则线段位于窗口外;如果线段不能用上述方法测试决定，则将线段分割，然后用上述方法判断。五、计算题(本大题共4小题，41、42题各5分，43、44题各10分，共30分）41已知某零件的工作应力和材料强度均服从正态分布，且应力的均值为480Mpa，标准差为36Mpa，材料强度的均值为，标准差为，试确定零件的可靠度。答零件的工作应力和材料强度均服从正态分布，且查表得,该零件的可靠度为:R=0.9192442 用梯度法,从起始点开始，求无约束问题MinF (x)=的最优解。（计算两步）答（1)求初始点梯度 (2)第一次搜索 （3）第二次搜索 43一组合变换如下，先将图形绕（3,4）点旋转60，然后放大一倍。（1） 试求该组合变换的变换矩阵；（2） 三角形各顶点的坐标为A（10，0）、B（10,20）、C（0，20),试求经过上述变换后三角形各顶点坐标。答（1）将图形绕(3，4)点旋转60的变换矩阵： =将图形放大一倍该组合变换的变换矩阵：（2）三角形顶点坐标矩阵为:变换后三角形的坐标：=44如图所示的平面桁架，由两个单元组成，单元（1）与单元(2），二者之间角为45，单元（1）的局部坐标正方向为沿轴线方向由节点1指向节点3，单元（2）的局部坐标正方向为沿轴线方向由节点2指向节点3，在局部坐标系下每个单元的刚度矩阵分别为K=E，K =,求桁架的总体刚度矩阵k。答平面桁架的坐标转换矩阵为由局部坐标系与总体坐标系的关系知:单元（1）,单元（2）在整体坐标下单元的刚度矩阵为单元（1）局部码对应的总码为1、3，单元（2）局部码对应的总码为2、3按照刚度订成法，可得出总体刚度矩阵为