自考現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法簡答題匯總經(jīng)典版

1、自考現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法簡答題集第一章 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD（第一節(jié) CAD系統(tǒng)概述）1什么是CAD？什么是CAD系統(tǒng)？ 1）CAD是指人們?cè)谟?jì)算機(jī)軟、硬件的輔助下對(duì)產(chǎn)品或工程進(jìn)行設(shè)計(jì)、繪圖、分析計(jì)算、修改和編寫技術(shù)文件以及顯示、輸出的一種計(jì)算方法。    2）一般把應(yīng)用于CAD作業(yè)的計(jì)算機(jī)（中、小型或微型計(jì)算機(jī)等）、軟件（計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)、圖形支撐軟件和專業(yè)應(yīng)用軟件等）以及外圍設(shè)備（打印機(jī)和繪圖儀等），總稱為CAD系統(tǒng) 。2簡要敘述CAD到目前為止的大體發(fā)展過程。你認(rèn)為CAD技術(shù)今后的發(fā)展方向那些？答：CAD技術(shù)發(fā)展的歷史大致如下：（1）第

2、一代CAD系統(tǒng)出現(xiàn)于50年代末60年代初，美國學(xué)者提出了著名的SketchPad系統(tǒng)，為交互式圖形學(xué)和CAD技術(shù)莫定了基礎(chǔ)。（2）第二代CAD系統(tǒng)始于70年代，出現(xiàn)了將CAD硬件與軟件配套交付用戶使用的交鑰匙系統(tǒng)，大多數(shù)還是在16位機(jī)上實(shí)現(xiàn)的三維線框系統(tǒng)及二維繪圖系統(tǒng)，只能解決一些簡單的產(chǎn)品設(shè)計(jì)問題。（3）第三代CAD系統(tǒng)始于80年代，在設(shè)計(jì)與制造方面做到了將設(shè)計(jì)與制造的各種各樣的要求結(jié)合起來，導(dǎo)致了新理論、新算法的大量涌現(xiàn)。（4）進(jìn)入90年代，實(shí)體造型、特征造型、曲面造型、真實(shí)感圖形顯示等技術(shù)飛速發(fā)展。各種功能強(qiáng)大的造型軟件相繼出現(xiàn)。（5）現(xiàn)在，CAD技術(shù)仍在向前發(fā)展，在國外有人稱它為下一代

3、CAD系統(tǒng)，這是一種支持新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的綜合性環(huán)境支持系統(tǒng)，它能全面支持異地的、數(shù)字化的、采用不同設(shè)計(jì)哲理與方法的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作。3CAD技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用主要有哪幾方面？ （1）二維繪圖2）圖形及符號(hào)庫3）參數(shù)化設(shè)計(jì) 4）三維造型 5）工程分析  6）設(shè)計(jì)文檔和生產(chǎn)報(bào)表 。4與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比較CAD技術(shù)的主要特點(diǎn)有哪些？ 1）制圖速度快   2）圖樣格式統(tǒng)一，至兩個(gè)，促進(jìn)設(shè)計(jì)工作規(guī)范化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化   3）提高分析計(jì)算速度、能解決復(fù)雜的設(shè)計(jì)計(jì)算問題 

4、   4）易于技術(shù)資料的保存和查找，修改設(shè)計(jì)快，縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期    5）設(shè)計(jì)時(shí)可預(yù)估產(chǎn)品性能 5為什么CAD系統(tǒng)大都采用人機(jī)交互方式工作？CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）不是完全的設(shè)計(jì)自動(dòng)化。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，完全的設(shè)計(jì)自動(dòng)化是非常國難的。CAD是將人的主導(dǎo)性與創(chuàng)造性放在首位，同時(shí)充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的長處，使二者有機(jī)的結(jié)合起來從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)費(fèi)用。因此，人機(jī)交流以及人機(jī)交互工作方式是CAD系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)。（計(jì)算機(jī)在信息存儲(chǔ)于檢索、分析與計(jì)算、圖形作圖與文字處理以及代替人工作方面有優(yōu)勢(shì)，但人在設(shè)計(jì)策略、

5、邏輯控制、信息組織及發(fā)揮經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)造性方面起主導(dǎo)作用）6結(jié)合實(shí)際應(yīng)用說明CAD工作過程？例如利用CAD設(shè)計(jì)一個(gè)零件的過程：（l）定義產(chǎn)品的幾何模型，進(jìn)行零件的形體設(shè)計(jì)，一般用實(shí)體造型的方法建立零件的立體圖。（2）轉(zhuǎn)換為具體的數(shù)據(jù)（3）根據(jù)后續(xù)工作抽取模型中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理（4）進(jìn)行工程分析及計(jì)算（5）進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)（6）編制全部設(shè)計(jì)文檔，輸出工程圖。7CAD已成為一門綜合性應(yīng)用新技術(shù)，它涉及到的基礎(chǔ)技術(shù)主要有哪些？（1）圖形處理技術(shù)（2）工程分析技術(shù)（3）數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)交換技術(shù)（4）文檔處理技術(shù)（5）軟件設(shè)計(jì)技術(shù)第一章 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD（第二節(jié) CAD系統(tǒng)硬件和軟件）1從硬件方面看，CAD系統(tǒng)大

6、致可分為幾種類型？每種類型的特點(diǎn)如何？ 1）集中式主機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一臺(tái)集中大型機(jī)（或中型、小型機(jī)）與若干圖形終端連接而成。有一個(gè)集中的數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理所有數(shù)據(jù)。由于所有軟件都存在中集中，一旦主機(jī)失誤，將影響用戶的工作。當(dāng)計(jì)算量過大時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)變慢，甚至于會(huì)出現(xiàn)個(gè)別終端等待的現(xiàn)象。   2）分布式工程工作站系統(tǒng)。工程工作站系統(tǒng)本身就是一個(gè)獨(dú)立的單獨(dú)用戶CAD系統(tǒng)。也可以一臺(tái)主服務(wù)器為中心將若干臺(tái)工程工作站或微機(jī)連成網(wǎng)絡(luò)。這種CAD系統(tǒng)的圖形功能強(qiáng)，速度快，內(nèi)存、外村容量大，是從事CAD課題的首選設(shè)備。   3）微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

7、她的計(jì)算能力和圖形處理功能不如工程工作站，但是價(jià)格低、使用方便。2CAD系統(tǒng)分類中的集中式主機(jī)系統(tǒng)有什么優(yōu)缺點(diǎn)？   優(yōu)點(diǎn)：一個(gè)集中的數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理所有數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)：1、由于所有軟件都存在主機(jī)里，一旦主機(jī)失誤，將影響用戶的工作。2、當(dāng)計(jì)算量過大時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)變慢，甚至于會(huì)出現(xiàn)個(gè)別終端等待現(xiàn)象 。3一個(gè)典型的CAD系統(tǒng)的硬件一般有那幾部分組成？各部分的作用是什么？一個(gè)典型的CAD系統(tǒng)基本硬件組成，一般由主機(jī)、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和儲(chǔ)存設(shè)備四部分組成。（1）中央處理器CPU是控和指揮整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行并執(zhí)行實(shí)際運(yùn)算、邏輯分析的裝置，是系統(tǒng)的核心。（2）輸入設(shè)備的主要作用

8、是將字符、平面或空間中點(diǎn)的坐標(biāo)輸入計(jì)算機(jī)，其基本功能是“定位”和“拾取”?！岸ㄎ弧笔谴_定和控制光標(biāo)在屏幕圖形上的位置，“拾取”是選取屏幕圖形上的某一內(nèi)容。理想的圖形設(shè)備應(yīng)兼有上述兩種功能。（3）輸出設(shè)備的作用是將CAD系統(tǒng)的計(jì)算結(jié)果輸出到屏幕或者紙面上。（4）數(shù)據(jù)儲(chǔ)存設(shè)備主要指外儲(chǔ)存器，是用來儲(chǔ)存大量的暫時(shí)不用而等待調(diào)用的程序和數(shù)據(jù)的裝置。4輸入設(shè)備的作用是什么？常用的輸入設(shè)備有那些？輸入設(shè)備的主要作用是將字符、平面或空間中點(diǎn)的坐標(biāo)輸入計(jì)算機(jī)，其基本功能是“定位”和“拾取”。常用的輸入設(shè)備有：鍵盤（Keyboard）、光筆、鼠標(biāo)器、數(shù)字化儀、圖形掃描儀。5簡單說明光筆、鼠標(biāo)器、數(shù)字化儀、圖形掃

9、描儀的工作原理？ (1）光筆是一種檢測(cè)裝置，它能將屏幕上的顯示狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，送給計(jì)算機(jī)。(2）鼠標(biāo)器是一種手動(dòng)輸入的屏幕指示裝置，一般有2到3個(gè)功能鍵，用來控制和移動(dòng)光標(biāo)在屏幕上的位置，以便在該位置上輸入圖形、字符或從屏幕菜單上選擇需要的項(xiàng)目。它有機(jī)械式和光電式之分。機(jī)械式鼠標(biāo)器在底部裝有兩個(gè)相互垂直的滾輪，有兩個(gè)電位計(jì)分別與滾輪相連，當(dāng)鼠標(biāo)在柔板上滾動(dòng)時(shí)，電位計(jì)記錄在、和y方向的增量，經(jīng)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后送入計(jì)算機(jī)，就可移動(dòng)光標(biāo)；光電式鼠標(biāo)器則是利用光學(xué)傳感機(jī)構(gòu)跟蹤屏幕上的光標(biāo)。鼠標(biāo)器只提供運(yùn)動(dòng)的增量，而不依賴于一個(gè)給定的坐標(biāo)原作為起始位置的參考(3）數(shù)字化儀因制作原理不同，有四種結(jié)構(gòu)形式

10、，電磁感應(yīng)式、靜電感應(yīng)、超聲波式?，F(xiàn)已常用的電磁感應(yīng)式(4）圖形掃描儀是直接把圖形掃描輸入到計(jì)算機(jī)中，CCD掃描儀工作原理如下：用光源照射原稿經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器、圖像數(shù)據(jù)暫存器等，最終輸入到計(jì)算機(jī)，或者圖形輸出裝置。6輸出設(shè)備的作用是什么？常用的輸出設(shè)備有那些？（1）輸出設(shè)備的作用是將CAD系統(tǒng)的計(jì)算結(jié)果輸出到屏幕或者紙面上。 （2）常用的輸出設(shè)備可以分為兩大類：一是與圖形輸入設(shè)備相結(jié)合構(gòu)成具有交互功能的可以快速生成和刪改圖形的顯示設(shè)備，二是在紙或者其它介質(zhì)上輸出的可以永久保存圖形的繪圖設(shè)備。7如何提高光柵掃描顯示器的分辨率？ 為了提高圖形的清晰度，應(yīng)增加掃描線的線數(shù)。有兩個(gè)方法可供選擇

11、：  1）在水平掃描頻率不變的前提下把水平掃描線數(shù)量增加一倍。   2）采用逐行掃描但水平掃描頻率增高。8 CAD系統(tǒng)的軟件可分為哪三類？其作用各是什么？ 1）系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件是直接配合硬件工作，并對(duì)已其他軟件起支撐作用的軟件，主要指操作系統(tǒng)和各種計(jì)算甲語言。  2）支撐軟件。CAD支撐軟件是指在CAD系統(tǒng)中，支撐用戶進(jìn)行CAD工作的通用工具軟件   3）專用應(yīng)用軟件。它是專門為適應(yīng)用戶特定使用條件需要而開發(fā)的軟件。9CAD系統(tǒng)系統(tǒng)軟件包括那些類型的軟件？系統(tǒng)軟件件包括（1

12、）操作系統(tǒng)、（2）計(jì)算機(jī)語言、（3）網(wǎng)絡(luò)通信及管理軟件、（4）數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫管理軟件。10什么是操作系統(tǒng)？它的主要功能有那些？操作系統(tǒng)是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件（包括中央處理器、儲(chǔ)存器、輸入輸出設(shè)備等）及系統(tǒng)配置的各種軟件進(jìn)行全面控制和管理的程序的集合。它負(fù)責(zé)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的所有資源進(jìn)行監(jiān)控，使之協(xié)調(diào)、高效的工作，是計(jì)算機(jī)最底層的軟件，其它軟件要在操作系統(tǒng)的支持下工作。它具有五方面的管理功能。即內(nèi)存分配管理、文件管理、外部設(shè)備管理、作業(yè)管理和中斷管理。11CAD系統(tǒng)的支撐軟件主要有那些？其作用各是什么？(l）基本圖形資源軟件。這是一種，跟據(jù)各種圖形標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范實(shí)現(xiàn)的軟件包，大多是供應(yīng)用程序調(diào)用的圖形子程

13、序或函數(shù)庫。由于是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)研制而成的，因此與計(jì)算機(jī)硬件無關(guān)，利用它們所編寫的應(yīng)用程序原則上可以在具有這些圖形資源的任何計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，因此具有優(yōu)良的可移植性。(2）二維、三維繪圖軟件。這類軟件主要解決零件圖的詳細(xì)設(shè)計(jì)問題，輸出符合工程要求的零件圖或裝配圖。(3）幾何造型軟件。這類軟件主要解決零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，儲(chǔ)存它們的三維幾何數(shù)據(jù)及相關(guān)信息。(4）工程分析和計(jì)算軟件。針對(duì)機(jī)械工程領(lǐng)域的需要，時(shí)常配備以下商品化軟件：計(jì)算方法庫，解決各種數(shù)學(xué)計(jì)算問題；優(yōu)化方法庫及常用零部件優(yōu)化模型庫；常用及通用有限元分析軟件；機(jī)構(gòu)分析與綜合；機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析軟件；注塑模具分析軟件等。(5）文檔制作軟件。這類軟件

14、可以快速生成設(shè)計(jì)結(jié)果的各種報(bào)告、表格、文件、說明書等；可以方便地對(duì)文本及插圖進(jìn)行各種編，還應(yīng)支持漢字處理。12什么是軟件工程？以軟件工程萬法開發(fā)軟件大概要經(jīng)過那些王要階段？軟件工程就是采用工程化地方法進(jìn)行軟件開發(fā)。早期地軟件程序設(shè)計(jì)，大多數(shù)程序設(shè)計(jì)人員都是個(gè)體作業(yè)，隨意性大。時(shí)間表明，對(duì)于大型的軟件系統(tǒng)，上述工作方法難易保證質(zhì)量和組織集體合作開發(fā)。軟件工程就是萬了避免“軟件科機(jī)”而發(fā)展起來的技術(shù)。以軟件工程開發(fā)軟件，大致可劃分以訂幾個(gè)階段：1）需需求分析和可行性研究階段，2）系統(tǒng)功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，3）程序設(shè)計(jì)和編寫階段，4）軟件測(cè)試階段，5）使用和維護(hù)階段。13什么是軟件開發(fā)的原型系統(tǒng)法

15、？它的特點(diǎn)是什么？（1）原型系統(tǒng)法的做法是：開發(fā)者先用少量的時(shí)間和人力，盡快地實(shí)現(xiàn)具有主要的功能的初步系統(tǒng)（稱為原型系統(tǒng)），然后逐步擴(kuò)充原型系預(yù)定的功能，不斷完善改進(jìn)，最后實(shí)現(xiàn)預(yù)訂的開發(fā)目標(biāo)（2）原型系統(tǒng)法的優(yōu)點(diǎn)是：可以盡早和用戶見面，取得用戶的合作和支持；可及早檢驗(yàn)系統(tǒng)原理的可行性，并較早的集中精力解決系統(tǒng)中的技術(shù)問題。14企業(yè)采用CAD技術(shù)好處和風(fēng)險(xiǎn)有那些？為什么短期內(nèi)效果不顯著？采用CAD技術(shù)的好處是能夠提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本，從而加快了產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，使企業(yè)保持良好的競爭能力。但會(huì)給企業(yè)帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)和問題，如投資大，需要投入一大筆資金購買軟、硬件及支付培訓(xùn)和開發(fā)

16、費(fèi)用；一般不能在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生效益還有需要一批掌握CAD技術(shù)的、具有良好素質(zhì)的工程技術(shù)人員隊(duì)伍，對(duì)原有的技術(shù)人員需要培訓(xùn)，這也是影響企業(yè)是否采CAD技術(shù)一個(gè)重要因素15結(jié)合你單位或你的實(shí)際情況，說明如何配置一個(gè)CAD系統(tǒng)？應(yīng)具有那些主要的硬件和軟件配置？配置CAD系統(tǒng)需要考慮硬件和軟件兩部份，可根據(jù)需要和經(jīng)濟(jì)條件適當(dāng)配置。我單位配置的CAD系統(tǒng)如下：（1）在硬件方面：個(gè)人微型計(jì)算機(jī)一臺(tái)：輸入設(shè)備有鼠標(biāo)器和建盤；輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀采用硬磁盤作為外存儲(chǔ)設(shè)備。（2）在軟件方面win xp autoCAD 等。第一章 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD（第三節(jié) CAD系統(tǒng)的圖形處理）1什么是規(guī)格化設(shè)備坐

17、標(biāo)系？在圖形程序設(shè)計(jì)中，采用規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系有什么好處？ 1）規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系：為了便于圖形處理，引入一個(gè)與設(shè)備無關(guān)的坐標(biāo)系，采用一種無量綱的單位代替設(shè)備坐標(biāo)，當(dāng)圖形輸出時(shí)，再轉(zhuǎn)換為具體的設(shè)備坐標(biāo)。  2）采用規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系的好處是：用戶的圖形數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)換成規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系中的值。使應(yīng)用程序與圖形設(shè)備隔離開，增強(qiáng)了應(yīng)用程序的可移植性。 （坐標(biāo)系：世界坐標(biāo)系即是用戶坐標(biāo)系，設(shè)備坐標(biāo)系，規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系）2 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？ 1）用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

18、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01。 3說明直線段編碼剪裁算法（Cohen-sutherland）的思想和該算法的兩個(gè)主要步驟。 1)直線段編碼剪裁算法的思想：每一線段或者整個(gè)位于窗口內(nèi)，或者能夠被窗口分割而使其中的一部分能很快地被舍棄。兩個(gè)主要步驟：1、第一步，先確定一條線段是否整個(gè)位于窗口內(nèi)，若不是，則確定該線段是否整個(gè)

19、位于窗口，外，若是，則舍棄。2、第二步，若第一步的判斷都不成立，那么就通過窗口邊界所在的直線將線段分成兩部分，再對(duì)每一部分進(jìn)行第一步的測(cè)試。 4試簡述編碼剪裁（Cohen-Sutherland）算法的基本原理。 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)制碼表示；窗口為0000，左0001（左邊界的左側(cè)），右0010（右邊界的右側(cè)），下0100（右邊界的右側(cè)），上1000（右邊界的右側(cè)）。 線段的端點(diǎn)落在哪個(gè)區(qū)域則該端點(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”，則線段位于窗口內(nèi)； &#

20、160;如果線段兩端點(diǎn)編碼的位邏輯乘不為“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。5消隱算法中的基本測(cè)試方法有哪些？各適合哪些方面的測(cè)試？ 基本測(cè)試方法有：面可見性測(cè)試、最小最大測(cè)試、包含性測(cè)試、深度測(cè)試。2）面可見性測(cè)試：適合于單凸物體的自隱藏面和自隱藏線的測(cè)試。最小最大測(cè)試：用來檢查兩個(gè)多邊形是否重疊。包含性測(cè)試：用來檢查一個(gè)給定的點(diǎn)是否位于給定的多邊形內(nèi)。深度測(cè)試：是用來測(cè)定一個(gè)物體遮擋其它物體的基本方法。6在消隱處理中“面的可見性測(cè)試”適用何種情況的測(cè)試？說明其具體測(cè)試方法?！懊娴目梢娦詼y(cè)試”適用

21、于單凸物體的自隱藏線和自隱藏面的消隱測(cè)試。 “面的可見性測(cè)試”也稱為法線方向測(cè)試。它利用面的法線矢量和視線矢量之間夾角的大小判別面的可見性。 欲判別某個(gè)面的可見性，則先做該面的法線，法線矢量垂直于物體表面且指向物體的外部為正方形；再從觀察者的視點(diǎn)處向該面引視線矢量，視線矢量從視點(diǎn)指向物體方向?yàn)檎较颍?#160;然后計(jì)算法線矢量和視線矢量的夾角，夾角大于90度，面可見，夾角小于90度，面不可見。 7試簡述消隱處理中的Z向深度緩沖算法的原理。（1）該算法采用幀緩沖區(qū)存放像素值,采用一個(gè)與屏幕對(duì)應(yīng)的深度信息緩沖存儲(chǔ)器(簡答Z緩沖區(qū)),記錄像素所顯示的空間點(diǎn)的Z坐標(biāo)(即

22、深度值) 。（ 2）對(duì)景物中的每個(gè)多邊形找到當(dāng)多邊形投影到屏幕時(shí)位于多邊形內(nèi)或邊界上的所有像素點(diǎn)對(duì)每一個(gè)像素,在(x,y)處計(jì)算多邊形的深度Z,并與Z緩沖區(qū)的對(duì)應(yīng)值,同時(shí)將(x,y)處的多邊開的明暗寫入幀緩沖區(qū)中對(duì)應(yīng)于該屏幕代表的單元中。（3）當(dāng)所有邊多形處理完畢后在幀緩沖區(qū)中保留的就是已經(jīng)消隱過的最終結(jié)果。  8試簡述消隱算法中的分段掃描線算法的原理。 1）掃描線算法通過計(jì)算每一行掃描線與各物體在屏幕上投影之間的關(guān)系來確定該行的有關(guān)顯示信息。  2）每條掃描線被各多邊形邊界在xy平面上的投影分割成若干段，在每段中最多只有一

23、個(gè)多邊形是可見的。  只要在段內(nèi)任一點(diǎn)處，找出在該處Z值最大的一個(gè)多邊形 ，這個(gè)段上的每個(gè)像素點(diǎn)就用這個(gè)多邊形的顏色來填充。 9參數(shù)化繪圖有何優(yōu)點(diǎn)，常用的實(shí)現(xiàn)方法有哪幾種 ？參數(shù)化繪圖的優(yōu)點(diǎn)：使得設(shè)計(jì)圖可以隨著某些結(jié)構(gòu)尺寸的修改和使用環(huán)境的變化而自動(dòng)變化，工作效率高。常用的設(shè)計(jì)方法有：作圖規(guī)則匹配法、幾何作圖局部求解法和輔助線作圖法。10參數(shù)化繪圖方法中的幾何作圖局部求解法的核心思想是： 1）在交互作圖過程中隨時(shí)標(biāo)注每個(gè)新增加幾何元素的自由度和所受的約束關(guān)系；2）判斷幾何求解的局部條件是否充分，通過遍歷檢測(cè)，依次解出條件成熟的元素參數(shù)

24、；3）當(dāng)圖形的尺寸標(biāo)注完整時(shí)，用批處理程序經(jīng)過多遍掃描，解出繪圖需要的所有未知數(shù)。11什么叫事物物性表？其作用是什么？ 事物物性表是一種組合排列對(duì)象的事物和關(guān)系特性的表格。 事物物性表的作用是：1)可用于概括地描述、限制和選擇標(biāo)準(zhǔn)的、非標(biāo)準(zhǔn)的，物質(zhì)的和非物質(zhì)的以及相互近似的事物對(duì)象。2)將其用于CAD中，可規(guī)范化的支持CAD數(shù)據(jù)的歸檔、存儲(chǔ)和交換。12 標(biāo)準(zhǔn)件特性文件中標(biāo)準(zhǔn)件圖形是如何構(gòu)成的？標(biāo)準(zhǔn)件的圖形構(gòu)成可以分為四個(gè)層次：A類構(gòu)件、B類構(gòu)件、K類整件、G類組件。 A類構(gòu)件是最基本的通用幾何元素。    

25、0; B類構(gòu)件是專用于某一圖形文件的通用元素。     K類整件是由一個(gè)或若干個(gè)A類構(gòu)件或B類構(gòu)件組成，用以描述一個(gè)完整的零件。     G類組件是由幾個(gè)整件和必要的A.B構(gòu)件組成。13在CAD系統(tǒng)中，常用的幾何建模方法有哪幾種？各有何特點(diǎn)？（1）在CAD系統(tǒng)中，幾何模型按其描述和存儲(chǔ)內(nèi)容的特征，可分為線框幾何模型、表面幾何模型和實(shí)體幾何模型三種。（2）線框幾何模型：線框模型就是利用物體的棱邊和頂點(diǎn)來表示其幾何形狀的一種模型。機(jī)構(gòu)簡單，易于處理，其輸出入可通過鍵盤輸入線段兩端坐標(biāo)值來實(shí)

26、現(xiàn)，線框模型完全適合于從任何方向輸出三視圖和透視圖等。但是，由于線框模型只是用物體的棱邊來代表形體的形狀，因而它只反映出三維形體的一部分形狀信息，難以用來輸出物體的剖面圖、消隱處理以及畫出兩個(gè)面的交線或輪廓線等。也正因其簡單，包含的信息量較小，所以它表達(dá)的形體有時(shí)具有二義性。表面幾何模型：表面幾何模型是在線框模型的基拙上發(fā)展起來的。它除儲(chǔ)存線框線段外，還儲(chǔ)存各個(gè)外表面的幾何描述信息。由于表面模型描述了形沐的各個(gè)面，故可處理與圖形有關(guān)的大多數(shù)問題。如當(dāng)兩個(gè)面相交時(shí)，可求出其交線和隱藏線，也可求出形體的剖面線。但是，表面幾何模型仍然不能自動(dòng)進(jìn)行體積、重量、重心等計(jì)算。因此，對(duì)物體仍沒有構(gòu)建起完整的

27、三維幾何關(guān)系，在透視投影中也不可能自動(dòng)消去隱藏線等。實(shí)體幾何模型。實(shí)體幾何模型儲(chǔ)存完整的三維幾何信息。其墓本體素是由表面定義，并說明了表面哪一側(cè)存在實(shí)體。它可以區(qū)分物體的外部和內(nèi)部，可以提取各部分幾何位置和相互關(guān)系信息。這種模型支持繪制真實(shí)感強(qiáng)和消去隱藏線的透視投影和演染圖；自動(dòng)計(jì)算生成剖面圖泊動(dòng)進(jìn)行物性計(jì)葬；可將有關(guān)零件組裝在一起，動(dòng)態(tài)顯示其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并檢查空間能否發(fā)生千步；支持三維有限元網(wǎng)格自動(dòng)剖分等。14三維實(shí)體模型的實(shí)現(xiàn)方法中，體素構(gòu)造法（CSG）的基本思想是什么？需要存儲(chǔ)的幾何模型信息有哪些？ 答：（1）體素構(gòu)造法（CSG）的基本思想是：各種各樣形狀的幾何形體都可以由若干個(gè)

28、基本單元形體，經(jīng)過有限次形狀拼合運(yùn)算構(gòu)建得到。（2）需要存儲(chǔ)的幾何模型信息是：所有的基本形體的類型、參數(shù)和所采用的拼合運(yùn)算過程。 15三維實(shí)體模型的實(shí)現(xiàn)方法中，邊界表面表示法(B-rep)的基本思想是什么？需要儲(chǔ)存的幾何模型信息有哪些？ 邊界表面表示法的思想是：幾何實(shí)體都是由若干邊界外表面包容而成的，可以通過定義和全面儲(chǔ)存這些邊界的外表面信息的方法建立的實(shí)體幾何模型。    B-reP法將實(shí)體外表面幾何形狀信息數(shù)據(jù)分為兩類：幾何信息數(shù)據(jù)：各外表面頂點(diǎn)坐標(biāo)值和描述各外表面數(shù)學(xué)方程式的系數(shù)值；  拓?fù)湫畔?shù)據(jù)：各外表面

29、的組成及其相互位置關(guān)系。 16什么是特征造型？在特征造型中如何很好的確定特征？1）特征指的是反映零件特點(diǎn)的、可按一定原則分類的、具有相對(duì)獨(dú)立意意的典型結(jié)構(gòu)形狀?；谔卣鞯脑煨头Q為特征造型。2）可以采用以下的方法建立特征模型：以人機(jī)交互的方式輔助識(shí)別特征，輸入工藝信息，建立零件或產(chǎn)品描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這種方法易于實(shí)現(xiàn)，但效率很低，且?guī)缀涡畔⑴c非幾何信息是分離的。利用實(shí)體模型信息，自動(dòng)識(shí)別特征，再交互輸入工藝信息。這種方法應(yīng)用面廣，但由于識(shí)別能力有限，因而使用的零件范田狹小，有很大的局限性。利用特征進(jìn)行零件設(shè)計(jì)，即預(yù)先定義大量特征，放入特征庫，在設(shè)計(jì)階段就調(diào)入形狀特征進(jìn)行造型，再逐步輸入幾

30、何信息、工藝信息，建立起零件特征數(shù)據(jù)模型，并將其出入數(shù)據(jù)庫這種方法反映了基于特征設(shè)計(jì)的思想。基于特征的設(shè)州是目前特征造型研究領(lǐng)域中的主流，而特征識(shí)別（特征抽?。┦菍?duì)于基于特征設(shè)計(jì)的補(bǔ)充。17特征建模系統(tǒng)與其它建模系統(tǒng)的區(qū)別何在？與前一代的幾何造型軟件相比，它共有以下特點(diǎn)：（1）以往的CAD技術(shù)從二維繪圖起步，經(jīng)歷了三維線框。曲面和實(shí)體造型發(fā)展階段，都是著眼于完善產(chǎn)品的幾何描述能力；，后特征造型則著若眼于更好地表達(dá)產(chǎn)品完整的技術(shù)和生產(chǎn)管理信息，為建立產(chǎn)品的集成信息模型服務(wù)。它的目的是用計(jì)界機(jī)可以理解和處理的統(tǒng)一產(chǎn)品模型替代傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和施工成套圖樣以及技術(shù)文件使得一個(gè)工程項(xiàng)目或機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和

31、生產(chǎn)準(zhǔn)備各個(gè)環(huán)節(jié)可以并行展開，信息流暢通。（2）它使產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作在更高的層次上進(jìn)行，設(shè)計(jì)人員和體素，而是產(chǎn)品的功能要素，像螺紋孔、定位孔、健槽等。特使得建立的產(chǎn)品容易被別人理解和組織生產(chǎn)，設(shè)計(jì)圖樣更容（3）它有助于加強(qiáng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、工藝準(zhǔn)備、加工、檢驗(yàn)各部門間的聯(lián)系，更好地將產(chǎn)品設(shè)計(jì)意圖貫徹到各個(gè)后續(xù)環(huán)節(jié)并且及時(shí)得到后者地意見反饋，為開發(fā)新一代的基于統(tǒng)一產(chǎn)品信息模型的CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)創(chuàng)造前提。(4）它有助于推動(dòng)行業(yè)內(nèi)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝方法的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)中及早考慮制造要求，保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有更好的工藝性。(5）它將推動(dòng)各行業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的歸納、總結(jié)，從中各多則提煉

32、出規(guī)律性知識(shí)，以及豐富各種領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)地規(guī)則庫，促進(jìn)智能CAD系統(tǒng)和智能制造系統(tǒng)地逐步實(shí)現(xiàn)。第一章 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD（第四節(jié) 工程數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理）1CAD作業(yè)過程中，對(duì)設(shè)計(jì)中常用到的數(shù)據(jù)（設(shè)計(jì)資料）一般如何處理？l）程序化。即在應(yīng)用程序內(nèi)部對(duì)這些數(shù)表及線圖進(jìn)行查表、處理或計(jì)算；具體處理方法不外乎有兩種，第一種是將數(shù)表中的數(shù)據(jù)或線圖經(jīng)離散化后存入一維、二維或三維數(shù)組，用查表、插值等方法檢索所需數(shù)據(jù)；第二種是將數(shù)表或線圖擬合成公式編入程序計(jì)算出所需數(shù)據(jù)。2）數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)。將數(shù)表及線圖（經(jīng)離散化）中的數(shù)據(jù)、按數(shù)據(jù)庫的規(guī)定進(jìn)行文件結(jié)構(gòu)化，如確定文件名、字段名、字段類型、字段寬度等，存放在數(shù)據(jù)獨(dú)立于

33、應(yīng)用程序，但又能為所有應(yīng)用程序提供服務(wù)。2在工程設(shè)計(jì)的CAD作業(yè)中，一般對(duì)以線圖形式給出的系數(shù)或參數(shù)如何處理？ 對(duì)以線圖形式給出的系數(shù)或參數(shù)（線圖的程序化）處理方法有以下幾種： （1）如果能找到線圖原來的公式，則找到原公式將公式編入程序。（2）將線圖離散化為數(shù)表，再用表格的處理方法加以處理。（3）用曲線擬合的方法求出線圖的經(jīng)驗(yàn)公式，再將公式編入程序。3采用最小二乘法進(jìn)行多項(xiàng)式擬合時(shí)應(yīng)注意哪些問題？ 采用最小二乘法的多項(xiàng)式擬合時(shí)，要注意以下問題：1）多項(xiàng)式的冪次不能太高，一般小于7，可先用較低的冪次，如誤差較大則再提高。 2）一組數(shù)據(jù)或一條線圖有時(shí)不能用一

34、個(gè)多項(xiàng)式表示其全部，此時(shí)應(yīng)分段處理，分段大都發(fā)生在拐點(diǎn)或轉(zhuǎn)折之處。此外，如欲提高某區(qū)間的擬合精度，則應(yīng)在該區(qū)間上采集更多的點(diǎn)。  4什么是數(shù)據(jù)庫？（與文件系統(tǒng)相比）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要特征是什么？數(shù)據(jù)庫是為滿足某一組織中多個(gè)用戶的多種需要，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上按照一定的數(shù)據(jù)模型組織、存儲(chǔ)和使用的相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合，由一系列各種組織形式的數(shù)據(jù)文件組成。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要特征為：（1）實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，減少了數(shù)據(jù)冗余。（2）數(shù)據(jù)儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)化。（3）增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的獨(dú)立性。（4）加強(qiáng)了對(duì)數(shù)據(jù)的保護(hù)。5什么是數(shù)據(jù)模型？常用的數(shù)據(jù)模型有哪三種？各自特點(diǎn)？ 數(shù)據(jù)模型是指數(shù)據(jù)庫內(nèi)部數(shù)據(jù)的組織方式，

35、它描述了數(shù)據(jù)之間的各種聯(lián)系，也是數(shù)據(jù)的高度結(jié)構(gòu)化的表現(xiàn)。常用的數(shù)據(jù)模型有三種：層次型、網(wǎng)絡(luò)型和關(guān)系型。（1）層次型：指記錄間是樹型的組織結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了記錄間的“一對(duì)多”的關(guān)系。（2）網(wǎng)絡(luò)型：指事物之間為網(wǎng)絡(luò)的組織結(jié)構(gòu)，它體現(xiàn)了事物間的“多對(duì)多”的關(guān)系。（3）關(guān)系型：它是以集合論中的“關(guān)系”的概念為理論基礎(chǔ)，把信息集合定義為一張二維表的組織結(jié)構(gòu)。第二章 優(yōu)化設(shè)計(jì)（第一節(jié) 優(yōu)化設(shè)計(jì)概論）1（優(yōu)化設(shè)計(jì)中）建立數(shù)學(xué)模型有哪三個(gè)基本步驟？ （1）識(shí)別要確定的未知變量，并用代數(shù)符號(hào)表示它們。 （2）識(shí)別目標(biāo)或判別標(biāo)準(zhǔn)，并將其表示為要最大化或最小化的函數(shù) 。（3）識(shí)別問題的約束或

36、限制，并將它們表示成未知變量的線性或非線性的等式或不等式組。 2線性規(guī)劃與非線性規(guī)劃有何區(qū)別？ 當(dāng)目標(biāo)函數(shù)F(x)和約束條件都是設(shè)計(jì)變量的線性函數(shù)時(shí)，列出這種數(shù)學(xué)模型并求解的過程，稱為線性規(guī)劃，只有一個(gè)公用算法，稱為“單純形法”。在所有的優(yōu)化模型中，線性規(guī)劃應(yīng)用的最廣。如果目標(biāo)函數(shù)F(x)和約束條件中有一個(gè)或多個(gè)是設(shè)計(jì)變量的非線性函數(shù)時(shí)，列出這種數(shù)學(xué)表達(dá)式并求解的過程，稱為非線性規(guī)劃。解非線性規(guī)劃問題有許多算法。 3什么是約束條件？約束條件和可行域有何關(guān)系？ 設(shè)計(jì)變量的取值范圍有限制或必須滿足一定的條件，對(duì)設(shè)計(jì)變量取值的限制稱為約束條件。 不等

37、式約束條件將設(shè)計(jì)空間劃分為可行域和非可行域，設(shè)計(jì)方案只能在可行域內(nèi)選取。 等式約束條件只允許設(shè)計(jì)方案在可行域的等式約束線（或面）上選取。4設(shè)計(jì)變量、設(shè)計(jì)空間與設(shè)計(jì)點(diǎn)三者有何聯(lián)系？設(shè)計(jì)變量構(gòu)成設(shè)計(jì)空間，設(shè)計(jì)空間是設(shè)計(jì)點(diǎn)的集合。5最優(yōu)點(diǎn)、最優(yōu)值和最優(yōu)解的含義有何不同？最優(yōu)點(diǎn)屬于可行域內(nèi)一點(diǎn)最優(yōu)點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值為最優(yōu)值，最優(yōu)解包括最優(yōu)點(diǎn)和最優(yōu)值。6約束條件與可行域有何聯(lián)系？等式約束與不等式約束有什么不同？約束條件與可行域的聯(lián)系是不等式約束的分界面。（1）等式約束對(duì)設(shè)計(jì)變量的約束嚴(yán)格；（2）等式約束起著降低設(shè)計(jì)變量自由度的作用。7（目標(biāo)函數(shù)的）等值線有哪些特點(diǎn)？ 不同值的等值線不相交

38、；除極值點(diǎn)外，等值線在設(shè)計(jì)空間內(nèi)不會(huì)中斷；等值線反映了目標(biāo)函數(shù)的變化規(guī)律，愈內(nèi)層的等值線，其函數(shù)值愈小，其中心點(diǎn)為極值點(diǎn)；等值線間隔越密，表示該處函數(shù)變化率越大；極值點(diǎn)附近的等值線近似橢圓族，極值點(diǎn)為中心點(diǎn)。第二章 優(yōu)化設(shè)計(jì)（第二節(jié) 優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念）1什么是庫恩-塔克條件？其幾何意義是什么？ 庫恩-塔克條件是，約束極值點(diǎn)存在的條件是：目標(biāo)函數(shù)梯度F(X)可表示為諸約束條件梯度線性組合的負(fù)值，即 式中，q為在該設(shè)計(jì)點(diǎn) 處的起作用約束數(shù)目； 為非負(fù)值的乘子，也叫做拉格朗日乘子。這個(gè)判別準(zhǔn)則的幾何意義是：起作用約束的梯度負(fù)值，在設(shè)計(jì)空間構(gòu)成一個(gè)椎體，目標(biāo)函

39、數(shù)的負(fù)梯度應(yīng)包含再此椎體內(nèi)。 2常用（迭代）終止準(zhǔn)則有哪三種？ 1）當(dāng)設(shè)計(jì)變量在相鄰兩點(diǎn)之間的移動(dòng)距離以充分小時(shí)，可以相鄰兩點(diǎn)的矢量差的摸作為終止迭代的判據(jù)。   2)當(dāng)相鄰兩點(diǎn)目標(biāo)函數(shù)之差已達(dá)到充分小時(shí)，可用兩次迭代的目標(biāo)函數(shù)之差作為終止判據(jù)   3）當(dāng)?shù)c(diǎn)逼近極值點(diǎn)時(shí)，目標(biāo)函數(shù)在該點(diǎn)的梯度已達(dá)到充分小時(shí)，可用梯度的模作為終止判據(jù)。 3常用的迭代終止準(zhǔn)則有哪些？1、點(diǎn)距準(zhǔn)則；2、值差準(zhǔn)則；3、梯度準(zhǔn)則 第二章 優(yōu)化設(shè)計(jì)（第三節(jié) 一維搜索方法）1一維搜索方法中，0.618法的基本思想是什么？&

40、#160;0.618法又稱黃金分割法，要求定義區(qū)間a,b上的函數(shù)為單峰值函數(shù)通過不斷割舍左端或右端的一部分，逐步把區(qū)間縮小之至極小點(diǎn)所在區(qū)間到給定誤差范圍內(nèi)，從而得到近似的最優(yōu)解，并且每次縮短的新區(qū)建長度與元區(qū)間長度的比值始終是一個(gè)常數(shù)。 2一維搜索方法中，二次插值法的基本思想是什么？ 二次插值法（拋物線法）的基本思想是:在選定的單峰區(qū)間內(nèi)選一點(diǎn)，連同兩端點(diǎn)，利用這三點(diǎn)的函數(shù)值構(gòu)成一個(gè)二次多項(xiàng)式，作為原函數(shù)的近似，求近似二次多項(xiàng)式的極小點(diǎn)作為原函數(shù)的近似最優(yōu)點(diǎn)。第二章 優(yōu)化設(shè)計(jì)（第四節(jié) 無約束設(shè)計(jì)的最優(yōu)化方法）無約束設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法：（1）直接法：Powell法（2）間接法：

41、梯度法、共軛梯度法、變尺度法。1Powell法在每一輪形成新的搜索方向時(shí)會(huì)存在何種問題導(dǎo)致不收斂？如何修正？ Powell法在每一輪形成新的搜索方向替換原來矢量組中的第一個(gè)方向形成新的搜索方向組，可能存在新的方向組線性相關(guān)的情況，從而導(dǎo)致算法不收斂的問題。    修正方法：選代過程中，形成一個(gè)新的方向后，先判別一下新方向是否有效，如果有效則替換原來的搜索方向組中的第一個(gè)搜索方向，否則，不替換，仍然按原來的方向組搜索。Powell法是以共軛方向作為搜索方向的算法。2為什么選項(xiàng)用共軛方向作為搜索方向可以取得良好的效果？ 選用共軛方向作為搜

42、索方向可以取得良好的效果，主要是由共軛方向的性質(zhì)所決定。 共軛方向的性質(zhì)為: 對(duì)于n維正定二次型函數(shù)，從任意初始點(diǎn)出發(fā)，依次沿著與矩陣A為共軛的n個(gè)線性無關(guān)的方向進(jìn)行一維搜索，則能在第n或第n步以前達(dá)到極小點(diǎn)。3簡述梯度法的基本原理和特點(diǎn) 。梯度法又稱為最速下降法，基本原理是在迭代點(diǎn)附近采用使目標(biāo)函數(shù)值下降最快的負(fù)梯度方向作為搜索方向，求目標(biāo)函數(shù)的極小值。  梯度法的 特點(diǎn)：迭代計(jì)算簡單，只需求一階偏導(dǎo)數(shù)，所占的儲(chǔ)存單元少，對(duì)初始點(diǎn)的要求不高，在接近極小點(diǎn)位置時(shí)收斂速度很慢。4梯度法的迭代步驟 。1）給定迭代的初始點(diǎn)X（0）

43、，允許誤差1，置k=0。2）計(jì)算迭代點(diǎn)的梯度F(X)和方向S（k）=- F(X)/| F(X)|。3）檢驗(yàn)是否滿足| F(X)| 1，若滿足則停止迭代，否則進(jìn)行下一步。4）計(jì)算最優(yōu)步長因子。5）迭代計(jì)算X（k+1）= X（k）-F(X)/| F(X)|。6）令k=k+1轉(zhuǎn)下一步計(jì)算。5共軛梯度法的特點(diǎn)是什么？在梯度法靠近極值點(diǎn)收斂速度減慢的情況下，共扼梯度法可以通過構(gòu)造共扼方向，使其收效速度加快，具有一次收斂速度，使得計(jì)算過程簡便，效果又好；在每一步迭代過程中都要構(gòu)造共軛方向，比較繁瑣。 但與梯度法一樣，目標(biāo)函數(shù)必須可求一階導(dǎo)數(shù)時(shí)方能應(yīng)用。變尺度法：可以避免計(jì)算二階導(dǎo)數(shù)矩陣及其逆矩陣，減少計(jì)算

44、量 變尺度矩陣必須是對(duì)稱正定矩陣（nxn階）第二章 優(yōu)化設(shè)計(jì)（第五節(jié) 有約束優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法）有約束設(shè)計(jì)的優(yōu)化方法：（1）直接法：復(fù)合形法、簡約梯度法（2）間接法：罰函數(shù)法。1簡述復(fù)合形法的優(yōu)化過程的基本原理。 復(fù)合形法的優(yōu)化過程為：在可行域內(nèi)選擇K個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)，作為初始復(fù)合形的頂點(diǎn)，構(gòu)造一個(gè)多面體；然后對(duì)多面體各頂點(diǎn)的函數(shù)值逐個(gè)進(jìn)行比較，目標(biāo)函數(shù)最大的為壞點(diǎn)，按照一定規(guī)則去掉壞點(diǎn)而代以新點(diǎn)，構(gòu)成一個(gè)新的多面體；依次步驟進(jìn)行多次，使復(fù)合形的位置逐步調(diào)向鄰近最優(yōu)點(diǎn)，最后以頂點(diǎn)中目標(biāo)函數(shù)值最小的點(diǎn)，作為近似最優(yōu)點(diǎn)而得到解。2簡述罰函數(shù)法的基本原理。罰函數(shù)法分為哪幾種？罰函數(shù)法的基本原理：在原目

45、標(biāo)函數(shù)中添加一些與約束函數(shù)有關(guān)的項(xiàng)，形成一個(gè)新的目標(biāo)函數(shù)（即罰函數(shù)）以取代原目標(biāo)函數(shù)，然后用無約束優(yōu)化方法求新目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解。罰函數(shù)可分為外點(diǎn)罰函數(shù)法、內(nèi)點(diǎn)罰函數(shù)法和混合罰函數(shù)。3在內(nèi)點(diǎn)罰函數(shù)法中，初始罰因子的大小對(duì)優(yōu)化計(jì)算過程有何影響? 在內(nèi)點(diǎn)罰函數(shù)法，若初始罰因子選得過小，則迭代點(diǎn)有跑出可行域的危險(xiǎn)，使優(yōu)化過程失敗； 若初始罰因子選得過大，則導(dǎo)致前幾次的迭代點(diǎn)遠(yuǎn)離約束邊界，使計(jì)算效率降低。r(k) 為內(nèi)點(diǎn)懲罰因子：是遞減的正數(shù)序列，M(k) 外點(diǎn)懲罰因子：是一個(gè)大于零的遞增數(shù)列?；旌狭P函數(shù)法：M(k)=1/ 根號(hào)r(k)第二章 優(yōu)化設(shè)計(jì)（第六節(jié) 優(yōu)化設(shè)計(jì)的若干問題）1

46、簡述三維建模中表面幾何模型的主要特點(diǎn)1）除了儲(chǔ)存線框線段外還儲(chǔ)存各個(gè)外表面的集合描述信息。   2）可處理與圖形相關(guān)的大多數(shù)問題，如求兩面的交線及隱藏線，形體的剖面線。  3）不能自動(dòng)進(jìn)行體積、重量、重心等計(jì)算。2簡述三維建模中線框模型的主要特點(diǎn)1）描述零件表面不連續(xù)部位的準(zhǔn)確信息2）不能區(qū)分零件表面的里邊的外邊3）對(duì)某些信息的描述模棱兩可作為多種理解。3說明實(shí)體幾何模型有哪些主要應(yīng)用。 實(shí)體幾何模型支持繪制真實(shí)感強(qiáng)和消去隱藏先的透視圖和渲染圖；自動(dòng)計(jì)算生成剖視圖；自動(dòng)進(jìn)行物性計(jì)算；可將有關(guān)零部件組裝在一起，動(dòng)態(tài)顯示其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并檢查

47、空間能否發(fā)生干涉；支持三維有限元網(wǎng)格自動(dòng)剖分等。 第三章 有限元法（第一節(jié) 有限元法概述）1簡述有限元分析過程中，求總體剛度矩陣的兩種主要方法和特點(diǎn) 。1）直接根據(jù)總體剛度矩陣系數(shù)的定義分別求出它們，從而寫出總體剛度矩陣。特點(diǎn)：概念清晰，但是在分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)式運(yùn)算極其復(fù)雜。2）分別求出各單元的剛度矩陣，然后根據(jù)疊加原理，利用集成的方法，求出總體剛度矩陣。特點(diǎn)：從單元?jiǎng)偠染仃嚦霭l(fā)，單元?jiǎng)偠染仃嚽蠓ńy(tǒng)一，簡單明了，但總體剛度需要集成。 2簡述有限元法求解問題最重要的幾個(gè)步驟 。1）對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化。將其分割成若干個(gè)單元，單元間彼此通過節(jié)點(diǎn)相連。2）求出各單元

48、的剛度矩陣。3）集成總體剛度矩陣并寫出總體平衡方程。4）引入支承條件，求出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移。5）求出各單元內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變。第三章 有限元法（第二節(jié) 平面鋼架的有限元法）1有限元分析中，為什么要引入支承條件？ 總體剛度矩陣K,它是節(jié)點(diǎn)力矢量F與節(jié)點(diǎn)位移矢量之間的轉(zhuǎn)移矩陣K=F結(jié)構(gòu)的總體剛度矩陣是一個(gè)奇異矩陣，它的逆矩陣不存在，因而從式中無法求得各節(jié)點(diǎn)的位移矢量。因?yàn)椋瑳]有任何約束的結(jié)構(gòu)運(yùn)算是一個(gè)懸空結(jié)構(gòu)，可以在空間坐剛體運(yùn)動(dòng)。這是，即使各節(jié)點(diǎn)力量是已知的，各節(jié)點(diǎn)位移矢量也不存在唯一確定的解。所以，還必須引入支承條件。 2單元與總體剛度矩陣所具有的共同特性是什么？解釋產(chǎn)生這些特性

49、的力學(xué)上的原因。單元?jiǎng)偠染仃嚭涂傮w剛度矩陣所具有的共同特性：對(duì)稱性和奇異性  具有對(duì)稱性是因?yàn)椴牧狭W(xué)中的位移互等定理：對(duì)于一個(gè)構(gòu)件，作用在點(diǎn)j的力引起i點(diǎn)的撓度等于同樣大小的力作用在i點(diǎn)而引起j點(diǎn)的撓度。 具有奇異性是因?yàn)閱卧蚪Y(jié)構(gòu)在沒有約束之前，除本身產(chǎn)生彈性變形外，還可以做任意的剛體位移。  第三章 有限元法（第三節(jié) 彈性力學(xué)平面問題的有限元法）1簡述平面應(yīng)力和平面應(yīng)變的區(qū)別 1）應(yīng)力狀態(tài)不同：平面應(yīng)力問題中平板的厚度與長度、高度相比尺寸小很多，所受的載荷都在平面內(nèi)并沿厚度方向均勻分布，可以認(rèn)為沿厚度方向的應(yīng)力為零。平面應(yīng)變問題

50、中由于Z向尺寸大，該方向上的變形是被約束住的，沿Z向應(yīng)變?yōu)榱恪?）彈性矩陣不同：將平面應(yīng)力問題彈性矩陣中的E換成E/(1-2 ) 、把換成/(1-)，就成為平面應(yīng)變問題的彈性矩陣。 2在有限元分析中，為什么要采用半帶寬存儲(chǔ)？ 1）單元尺寸越小，單元數(shù)越多，分析計(jì)算凈度越高。單元數(shù)越多，總剛度矩陣的階數(shù)越高，所需計(jì)算機(jī)的內(nèi)存量和計(jì)算量越大2）總剛度矩陣具有對(duì)稱性、稀疏性以及非零元素帶型分布規(guī)律 3)只儲(chǔ)存對(duì)焦線元素以及上（或下）三角矩陣中寬為NB的斜帶形區(qū)內(nèi)的元素，可以大大減小所需內(nèi)存量。3在有限元分析時(shí),什么情況下適合選擇一維、二維和三維單元（

51、單元類型的選擇）? （1）當(dāng)幾何形狀、材料性質(zhì)及其它參數(shù)能用一個(gè)坐標(biāo)描述時(shí)，選用一維單元； （2）當(dāng)幾何形狀、材料性質(zhì)及其它參數(shù)需要用兩個(gè)相互獨(dú)立的坐標(biāo)描述，選用二維單元；（3）當(dāng)幾何形狀、材料性質(zhì)及其它參數(shù)需要用三個(gè)相互獨(dú)立的坐標(biāo)描述，選用三維單元。   4有限元分析過程中，如何決定單元數(shù)量？ 單元數(shù)量取決于要求的精度、單元的尺寸、以及自由度的數(shù)量，雖然，單元的數(shù)量越多精密度越高，但是也存在一個(gè)界限，超過這個(gè)值，精度的提高就不明顯。單元數(shù)量大，自自由度 數(shù)也越大，計(jì)算機(jī)內(nèi)存量有時(shí)會(huì)不夠。5在有限元分析中，對(duì)結(jié)構(gòu)劃分的單元數(shù)

52、是否越多越好？為什么？ 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。6在有限元分析時(shí)，何謂對(duì)稱結(jié)構(gòu)？一般如何（簡化）處理？1）當(dāng)結(jié)構(gòu)的幾何形狀、尺寸、載荷和約束條件對(duì)稱于某一平面（對(duì)平面問題對(duì)稱于某一直線），其結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力及位移也對(duì)稱于該平面（線），這類結(jié)構(gòu)稱為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。2）對(duì)于對(duì)稱結(jié)構(gòu)一般按如下方法處理： 當(dāng)對(duì)稱結(jié)構(gòu)只有一個(gè)對(duì)稱平面（線）時(shí)，只研究它的一半。若對(duì)稱結(jié)構(gòu)有兩個(gè)相互垂直的對(duì)稱平面（線）時(shí)，則只研究它的四分之一。7在現(xiàn)有的有限元分析程序中，其前處理程序一般包

53、含哪些主要功能（內(nèi)容）？ （l）單元的自動(dòng)分割生成網(wǎng)格（2）節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)優(yōu)化編碼（3）使用圖形系統(tǒng)顯示單元分割情況（4）帶寬優(yōu)化（5）節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的確定（6）檢查單元分割的合理性（7）局部網(wǎng)格的自適應(yīng)加密（8）有限元模型的尺寸優(yōu)化8 簡述有限元分析結(jié)果的后處理 后處理所顯示的結(jié)果主要有兩類：一是結(jié)構(gòu)的變形，另一類是應(yīng)力和應(yīng)變?cè)诮Y(jié)構(gòu)中分布的情況。一般用結(jié)構(gòu)的三維線框圖，采用與結(jié)構(gòu)不同的比例尺，放大地顯示其變形的情況，在受動(dòng)載荷時(shí)，也可用動(dòng)畫顯示其振動(dòng)的形態(tài)。結(jié)構(gòu)中應(yīng)力、應(yīng)變或唯一的分布用云圖或等值線圖來顯示。 第四章 可靠性設(shè)計(jì)（第一節(jié) 可靠性基本概念和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

54、）1為什么要重視和研究可靠性？可靠性設(shè)計(jì)是近年來得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)萬法。寫將概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)，不僅解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不能處理的一些問題，而且能有效地提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量，降低產(chǎn)品地成本?？煽啃栽O(shè)計(jì)的觀點(diǎn)和方法已經(jīng)成為產(chǎn)品質(zhì)量的保證、妥全性保證、產(chǎn)品責(zé)任預(yù)防等不可缺少的依據(jù)和手段。因此、它是提高我國工程技術(shù)人員掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法所必須掌握的一個(gè)重要內(nèi)容。2簡述可靠性的定義和要點(diǎn)。答：可靠性定義：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。要點(diǎn)在于三個(gè)“規(guī)定”和一個(gè)“能力”:(1）在“規(guī)定的條件”下產(chǎn)品性能如何；(2）在“規(guī)定的時(shí)間”內(nèi)產(chǎn)品的性能如何，說明可靠

55、性隨時(shí)間而變化；(3）產(chǎn)品是否能完成“規(guī)定功能”，規(guī)定功能是指產(chǎn)品的技術(shù)性能指標(biāo)。(4）在規(guī)定的條件、規(guī)定的時(shí)間和規(guī)定的功能下，某一產(chǎn)品可能完成任務(wù)，也可能不能完成任務(wù)，即它可能具有這個(gè)能力，也可能沒有這個(gè)能力。 3簡述可靠性設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的區(qū)別與比較。 不同點(diǎn)：（1）傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是將安全系數(shù)作為衡量安全與否的指標(biāo)，并沒有同可靠度直接掛鉤?？煽啃栽O(shè)計(jì)把可靠度直接引進(jìn)到零件中去。（2）傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是把設(shè)計(jì)變量視為確定性的單值變量并通過確定性的函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算。而可靠性設(shè)計(jì)則把設(shè)計(jì)變量視為隨機(jī)變量運(yùn)用隨機(jī)方法對(duì)設(shè)計(jì)變量進(jìn)行描述和運(yùn)算。（3）在可靠性設(shè)計(jì)中判斷一個(gè)零件是否安全可靠，就

56、以強(qiáng)度r大于應(yīng)力s的概率大小來表示。相同點(diǎn)：都以零件的安全或失效作為研究內(nèi)容?？煽啃栽O(shè)計(jì)是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的延伸與發(fā)展。4可靠性與可靠度二者在概念上有何區(qū)別與聯(lián)系? 可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成規(guī)定功能的能力；   可靠度是指產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成規(guī)定功能的概率；     兩者的聯(lián)系就在于，可靠度是對(duì)產(chǎn)品可靠性的概率度量。5簡述可靠性的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。 （1）存活頻率和累積失效頻率；（2）可靠度函數(shù)和累積失效概率；（3）平均失效密度和瞬時(shí)失效密度（4）平均失效率和失效率

57、函數(shù)；（5）平均壽命和可靠壽命。可靠性指標(biāo)分類：1）概率指標(biāo)2）壽命指標(biāo) 6簡述平均失效率的定義。 設(shè)No受試產(chǎn)品總數(shù)，Nf(t)為t時(shí)刻的累積失效數(shù) ，Nf(t)是時(shí)間間隔t到t+t的失效品數(shù)，則定義=Nf(t)/No-Nf(t) t 為時(shí)間間隔t到t+t的平均失效率。它的含義是；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，即產(chǎn)品工作到一定時(shí)刻t后，在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的產(chǎn)品數(shù)，與時(shí)間t時(shí)仍在正常工作的產(chǎn)品數(shù)之比。7什么是平均壽命和可靠壽命？平均壽命和可靠度之間有何關(guān)系？ 1）平均壽命：是指一批產(chǎn)品從投入運(yùn)行到發(fā)生失效（或故障）的平均工作時(shí)間 

58、60; 可靠壽命：是指可靠度為R(t)=r時(shí)產(chǎn)品的壽命    2）平均壽命T與可靠度R(t)之間的關(guān)系為：T=。R(t)dt 8正態(tài)分布曲線的特點(diǎn)是什么？什么是標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布？ 正態(tài)分布曲線f(x)具有連續(xù)性，對(duì)稱性，其曲線與橫坐標(biāo)軸間圍成的總面積恒等于1.在均值和離均值的距離為標(biāo)準(zhǔn)差的某一指定倍數(shù)z。之間，分布有確定的百分?jǐn)?shù)，均值或數(shù)學(xué)期望表征隨機(jī)變量分布的集中趨勢(shì)，決定正態(tài)分布曲線位置；標(biāo)準(zhǔn)差，他表征隨機(jī)變量分布的離散程度，決定正態(tài)分布曲線的形狀。 定義=0,=1，即N(0,1)為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。 第四章 可靠性設(shè)計(jì)（第二節(jié) 可靠性設(shè)計(jì)的原理與方法）1什么是3法則？已知手冊(cè)上給出的16Mn的抗拉強(qiáng)度為11001400MPa，試?yán)?法則確定該材料抗拉強(qiáng)度的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。 在進(jìn)行可靠性計(jì)算時(shí)，引用手冊(cè)上的數(shù)據(jù)，可以認(rèn)