現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法第2階段練習(xí)題答案 江南大學(xué)2022年秋季

第14頁/共NUMPAGES\*ARABIC14頁江南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育第二階段練習(xí)題答案，答案在最后一頁。考試科目:《現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法》第章至第章（總分100分）__________學(xué)習(xí)中心（教學(xué)點(diǎn)）批次：層次：專業(yè)：學(xué)號(hào)：身份證號(hào)：姓名：得分：一單選題(共18題，總分值18分，下列選項(xiàng)中有且僅有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上正確填涂。)1.對(duì)于極小化F(X)，而受限于約束gμ(X)≤0(μ=1,2,…,m)的優(yōu)化問題，其內(nèi)點(diǎn)罰函數(shù)表達(dá)式（）。（1分）A.Ф(X,r(k))=F(X)-r(k)B.Ф(X,r(k))=F(X)+r(k)C.Ф(X,r(k))=F(X)-r(k)D.Ф(X,r(k))=F(X)-r(k)2.在復(fù)合形法中，若映射系數(shù)α已被減縮到小于一個(gè)預(yù)先給定的正數(shù)δ仍不能使映射點(diǎn)可行或優(yōu)于壞點(diǎn)，則可用（）。（1分）A.好點(diǎn)代替壞點(diǎn)B.次壞點(diǎn)代替壞點(diǎn)C.映射點(diǎn)代替壞點(diǎn)D.形心點(diǎn)代替壞點(diǎn)3.顯示器中的坐標(biāo)系是（）。（1分）A.世界坐標(biāo)系B.用戶坐標(biāo)系C.設(shè)備坐標(biāo)系D.規(guī)格化坐標(biāo)系4.CAD系統(tǒng)中，支撐用戶進(jìn)行CAD工作的通用性功能軟件是（）。（1分）A.系統(tǒng)軟件B.支撐軟件C.專用操作軟件D.專用應(yīng)用軟件5.F(X)為定義在n維歐氏空間中凸集D上的具有連續(xù)二階偏導(dǎo)數(shù)的函數(shù)，若H(X)正定，則稱F(X)為定義在凸集D上的（）。（1分）A.凸函數(shù)B.凹函數(shù)C.嚴(yán)格凸函數(shù)D.嚴(yán)格凹函數(shù)6.若在CAD系統(tǒng)中，固定窗口參數(shù)，同時(shí)縮小視區(qū)高度和寬度，則視區(qū)內(nèi)圖形（）。（1分）A.比例增大B.比例縮小C.左右移動(dòng)D.上下移動(dòng)7.三維圖形變換矩陣T=中,l表示產(chǎn)生的（）。（1分）A.比例變換B.對(duì)稱變換C.錯(cuò)切變換D.平移變換8.用變尺度法求一n元正定二次函數(shù)的極小點(diǎn)，理論上需進(jìn)行一維搜索的次數(shù)最多為（）。（1分）A.n次B.2n次C.n+1次D.2次9.黃金分割法中，每次縮短后的新區(qū)間長度與原區(qū)間長度的比值始終是一個(gè)常數(shù)，此常數(shù)是（）。（1分）A.0.382B.0.186C.0.618D.0.81610.下列特性中，梯度法不具有的是（）。（1分）A.二次收劍性B.要計(jì)算一階偏導(dǎo)數(shù)C.對(duì)初始點(diǎn)的要求不高D.只利用目標(biāo)函數(shù)的一階偏導(dǎo)數(shù)值構(gòu)成搜索方向11.三維幾何造型是CAD中的一種（）。（1分）A.圖形處理技術(shù)B.工程分析技術(shù)C.文檔處理技術(shù)D.軟件設(shè)計(jì)技術(shù)12.CAD系統(tǒng)中，滾筒式繪圖是一種（）。（1分）A.輸入設(shè)備B.存儲(chǔ)設(shè)備C.繪圖設(shè)備D.顯示設(shè)備13.在單峰搜索區(qū)間[x1,x3](x13)內(nèi)，取一點(diǎn)x2，用二次插值法計(jì)算得x4(在[x1,x3]內(nèi))，若x2>x4,并且其函數(shù)值F（x4）2)，則取新區(qū)間為（）。（1分）A.[x1,x4]B.[x2,x3]C.[x1,x2]D.[x4,x3]14.編碼裁剪法(Cohen-Sutherland法)中，某點(diǎn)在窗口右方，則其代碼應(yīng)為（）。（1分）A.0001B.0010C.0100D.100015.工程數(shù)據(jù)處理中，使用線性插值法完成（）。（1分）A.一元插值B.二元插值C.曲線擬合D.曲線繪制16.多元函數(shù)F(X)在點(diǎn)X*附近偏導(dǎo)數(shù)連續(xù)，F(xiàn)(X*)=0且H(X*)正定，則該點(diǎn)為F(X)的（）。（1分）A.極小值點(diǎn)B.極大值點(diǎn)C.鞍點(diǎn)D.不連續(xù)點(diǎn)17.基本圖形資源軟件是一種（）。（1分）A.系統(tǒng)軟件B.支撐軟件C.繪圖軟件D.應(yīng)用軟件18.外點(diǎn)罰函數(shù)法的罰因子為（）。（1分）A.遞增負(fù)序列B.遞減正序列C.遞增正序列D.遞減負(fù)序列二多選題(共2題，總分值4分，下列選項(xiàng)中至少有2個(gè)或2個(gè)以上選項(xiàng)符合題目要求，請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上正確填涂。)19.二維圖形比例變換矩陣中T=，可有（）。（2分）A.a=0,d=1B.a=1,d=0C.a=d=1D.a=d>1E.a=d=020.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（）。（2分）A.線框幾何模型B.表現(xiàn)幾何模型C.實(shí)體幾何模型D.曲面幾何模型E.三維向何模式三判斷題(共10題，總分值10分正確的填涂“A”，錯(cuò)誤的填涂“B”。)21.函數(shù)的梯度是個(gè)向量。（1分）（

）22.可靠性篩選在提高一批產(chǎn)品的使用可靠性同時(shí)，也能提高每個(gè)產(chǎn)品的固有可靠性。（1分）（

）23.用有限元方法求解問題獲得的解屬于近似解。（1分）（

）24.F(X)為單值、連續(xù)、可微且無約束的一元函數(shù)，則在x=x處有極大值得充分條件是F′(x)=0，F(xiàn)′′(x)＜0。（1分）（

）25.內(nèi)點(diǎn)罰函數(shù)的懲罰因子γ(k)是遞減的。（1分）（

）26.幾何方程描述了位移和應(yīng)變之間的關(guān)系。（1分）（

）27.設(shè)計(jì)變量取值點(diǎn)的集合構(gòu)成設(shè)計(jì)可行域。（1分）（

）28.串聯(lián)系統(tǒng)的失效模式大多服從威布爾分布。（1分）（

）29.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)使零件的可靠度提高。（1分）（

）30.在極大化無約束優(yōu)化設(shè)計(jì)問題中，任意n維函數(shù)的極大值點(diǎn)必為F(X)的鞍點(diǎn)。（1分）（

）四填空題(共3題，總分值6分)31.有限元法分析問題的步驟________________，單元分析，整體分析，________________。（2分）32.系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)包括__和__兩部分內(nèi)容。（2分）33.在無約束優(yōu)化問題中，根據(jù)設(shè)計(jì)變量的多少，優(yōu)化求優(yōu)的搜索過程分為一維搜索和多維搜索，一維搜索方法有黃金分割法_________、二次插值法和_等。（2分）五簡(jiǎn)答題(共4題，總分值20分)34.試寫出從視區(qū)中一點(diǎn)V(xv,yv)到窗口中一點(diǎn)W(xw,yw)的變換公式及相應(yīng)參數(shù)的意義。（5分）35.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?（5分）36.簡(jiǎn)述強(qiáng)度—應(yīng)力干涉理論中“強(qiáng)度”和“應(yīng)力”的含義，試舉例說明之。（5分）37.簡(jiǎn)述在處理總體剛度矩陣時(shí)引入豎帶矩陣的可能性與必要性。其帶寬如何計(jì)算?（5分）六計(jì)算題(共4題，總分值36分)38.已知下圖所示等腰直角三角形的單元?jiǎng)偠染仃嚍椋喝鐖D所示薄板結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)2處所受載荷以及材料的彈性模量和板厚分別為：求節(jié)點(diǎn)2處的各位移分量。（9分）39.現(xiàn)在要用鋼板制作一個(gè)有蓋的長方本儲(chǔ)水箱，要求各邊長均不超過20厘米，且長度為寬度的2倍，試確定三邊長度值，使該儲(chǔ)水箱的容積最大，要求其表面積不超過400平方厘米。建立數(shù)學(xué)模型后，用復(fù)合形法迭代3次。（9分）40.右圖實(shí)體頂點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)矩陣[D]為：[D]=，求它的水平投影頂點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)矩陣[DJ]H（距X軸-2處）及將此矩陣沿Z軸負(fù)向移動(dòng)3后的矩陣[J]。（9分）41.用梯度法求下列無約束優(yōu)化問題：MinF(X)=x12+4x22，設(shè)初始點(diǎn)取為X(0)={2,2}T，以梯度模為終止迭代準(zhǔn)則，其收斂精度為5。（9分）七識(shí)圖繪圖題(共1題，總分值6分，請(qǐng)根據(jù)題意正確作圖，若答題需要使用原圖的，請(qǐng)?jiān)诖痤}卷中畫出原圖并作答。)42.試寫出繪制右圖的步驟及相關(guān)命令。（6分）

一單選題(共18題，總分值18分，下列選項(xiàng)中有且僅有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上正確填涂。)1.參考答案為：A解析過程：2.參考答案為：B解析過程：3.參考答案為：C解析過程：4.參考答案為：B解析過程：5.參考答案為：C解析過程：6.參考答案為：B解析過程：7.參考答案為：D解析過程：8.參考答案為：A解析過程：9.參考答案為：C解析過程：10.參考答案為：A解析過程：11.參考答案為：A解析過程：12.參考答案為：C解析過程：13.參考答案為：C解析過程：14.參考答案為：B解析過程：15.參考答案為：A解析過程：16.參考答案為：A解析過程：17.參考答案為：B解析過程：18.參考答案為：C解析過程：二多選題(共2題，總分值4分，下列選項(xiàng)中至少有2個(gè)或2個(gè)以上選項(xiàng)符合題目要求，請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上正確填涂。)19.參考答案為：C,D解析過程：20.參考答案為：A,B,C解析過程：三判斷題(共10題，總分值10分正確的填涂“A”，錯(cuò)誤的填涂“B”。)21.參考答案為：T解析過程：22.參考答案為：F解析過程：23.參考答案為：T解析過程：24.參考答案為：T解析過程：25.參考答案為：T解析過程：26.參考答案為：T解析過程：27.參考答案為：F解析過程：28.參考答案為：T解析過程：29.參考答案為：F解析過程：30.參考答案為：F解析過程：四填空題(共3題，總分值6分)31.參考答案為：結(jié)構(gòu)離散,求解解析過程：32.參考答案為：系統(tǒng)的可靠性預(yù)測(cè)；系統(tǒng)的可靠度分配解析過程：33.參考答案為：；切線法解析過程：五簡(jiǎn)答題(共4題，總分值20分)34.參考答案為：變換公式是：其中Xw,Yw—窗口坐標(biāo)；Xv,Yv—視窗坐標(biāo)Wxl,Wxr—窗口X坐標(biāo)最左和最右位置；Wyb,Wyt—窗口Y坐標(biāo)最下(低)和最上(高)位置；Vxl,Vxr—視窗X坐標(biāo)最左和最右位置；Vyb,Vyt—視窗Y坐標(biāo)最下(低)和最上(高)位置。解析過程：35.參考答案為：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??；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。解析過程：36.參考答案為：強(qiáng)度一應(yīng)力干涉理論中“強(qiáng)度”和“應(yīng)力”具有廣義的含義：“應(yīng)力”表示導(dǎo)致失效的任何因素；而“強(qiáng)度”表示阻止失效發(fā)生的任何因素?！皬?qiáng)度”和“應(yīng)力”是一對(duì)矛盾的兩個(gè)方面，它們具有相同的量綱；例如，在解決桿、梁或軸的尺寸的可靠性設(shè)計(jì)中，“強(qiáng)度”就是指材料的強(qiáng)度，“應(yīng)力”就是指零件危險(xiǎn)斷面上的應(yīng)力，但在解決壓桿穩(wěn)定性的可靠性設(shè)計(jì)中，“強(qiáng)度”則指的是判斷壓桿是否失穩(wěn)的“臨界壓力”，而“應(yīng)力”則指壓桿所受的工作壓力。解析過程：37.參考答案為：可能性：稀疏性及帶寬性必然性：減少內(nèi)存NB=(相鄰節(jié)點(diǎn)總碼的最大差值+1)×節(jié)點(diǎn)的自由度數(shù)解析過程：六計(jì)算題(共4題，總分值36分)38.參考答案為：F2x=-70.7×103N,F2y=-70.7×103Nu2=-7.07×10-2cm,v2=-0.1414cm解析過程：39.參考答案為：(1)建立數(shù)學(xué)模型取儲(chǔ)水箱長和高為設(shè)計(jì)變量x1,x2,則其寬0.5x1，數(shù)學(xué)模型為maxF(X)=0.5x12x2s.t.x21+3x1x2≤4000≤x1≤200≤x2≤20(2)用復(fù)合形法求解求得的近似結(jié)果為X*={x1,x2}T={11.5.7.7}TF(X*)=509解析過程：40.參考答案為：(1)水平投影矩陣[DJ]H=[DJ]TH=(2)移動(dòng)后矩陣[J]=[DJ]HT=解析過程：41.參考答案為：(1)求初始點(diǎn)梯度▽F(X)▽F(X)={2x1,8x2}T▽F(X(0))={4,16}T(2)第一次搜索|▽F(X(0))|=16.5,S(0)=-▽F(X(0))/16.5=-{0.243,0.97}Tα(0)=2.157X(1)=X(0)+α(0)S(0)={1.476,-0.923}T▽F(x(1))={2.952,-0.738}T|▽F(x(1))|=3.043<5.0故滿足要求，停止迭代。最優(yōu)點(diǎn)X*={1.476,-0.0923}T最優(yōu)值F(X*)=2.21解析過程：七識(shí)圖繪圖題(共1題，總分值6分，請(qǐng)根據(jù)題意正確作圖，若答題需要使用原圖的，請(qǐng)?jiān)诖痤}卷中畫出原圖并