現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法參考答案

現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法參考答案凸規(guī)劃對(duì)于約束優(yōu)化問題?？尚兴褜し较蚴侵府?dāng)設(shè)計(jì)點(diǎn)沿該方向作微量移動(dòng)時(shí)，目標(biāo)函數(shù)值下降，且不會(huì)越出可行域。設(shè)計(jì)空間：n個(gè)設(shè)計(jì)變量為坐標(biāo)所組成的實(shí)空間，它是全部設(shè)計(jì)方案的組合黃金分割法：是指將一線段分成兩段的方法，使整段長與較長段的長度比值等于較長段與較短段長度的比值?？尚杏颍簼M足全部約束條件的設(shè)計(jì)點(diǎn)，它在設(shè)計(jì)空間中的活動(dòng)范圍稱作可行域一、 與文件系統(tǒng)相比，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要特征有哪些？關(guān)于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)比照文件系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)有：1、提高了數(shù)據(jù)的共享性，使多個(gè)用戶能夠同時(shí)訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。2、提高了數(shù)據(jù)的全都性和完整性。3、供給數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序的獨(dú)立性。二、常用的牢靠度安排方法有哪三種？各自的安排原則是什么？答：常用的牢靠度三種安排方法和各自的安排原則如下：〔1〕〔子系統(tǒng)或零部件的牢靠度均相等的原則安排〔2〕度?！?〕最優(yōu)安排法：全面考慮各種殷素的影響，承受優(yōu)化方法安排牢靠度。三、在有限元分析時(shí)，什么狀況下適合選擇一維、二維、三維單元？當(dāng)幾何外形、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。四、簡(jiǎn)述梯度法的根本原理和特點(diǎn)梯度法的根本原理：梯度法又稱最速下降法，根本原理是在迭代點(diǎn)四周承受使目標(biāo)函數(shù)值下降最快的負(fù)梯度方向作為搜尋方向，求目標(biāo)函數(shù)的微小值。在接近微小點(diǎn)位置時(shí)收斂速度很慢。五、什么是牢靠性、牢靠度？二者有何關(guān)系？牢靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成規(guī)定功能的力量；牢靠度是指產(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，牢靠度是對(duì)產(chǎn)品牢靠性的概率度量。答：進(jìn)展有限元分析的根本步驟：〔1〕對(duì)構(gòu)造或求解區(qū)域離散化〔2〕求得單元?jiǎng)偠染仃嚕⑦M(jìn)展坐標(biāo)轉(zhuǎn)換〔3〕集成總體〔4〕處理非節(jié)點(diǎn)載荷，引入支承條件〔5〕寫出總體平衡方程〔6〕求出各節(jié)點(diǎn)的位移〔7〕計(jì)算各單元的應(yīng)力和應(yīng)變〔8〕分析計(jì)算結(jié)果的合理性。答：直接優(yōu)化法和間接優(yōu)化法八、下降迭代算法構(gòu)成的根本步驟給定一個(gè)初始點(diǎn)X(0)和收斂精度ε選取一個(gè)搜尋方向S(k)確定步長因子ak，按上式得到的迭代點(diǎn)收斂推斷：假設(shè)X(k+1)滿足收斂精度，則以X(k+1)作為最優(yōu)點(diǎn)，終止計(jì)算；否則，以X(k+1)2〕進(jìn)展下一輪迭代。九、簡(jiǎn)述梯度法和共軛梯度法的特點(diǎn)的、方向，比較繁瑣。十、在進(jìn)展圖形處理時(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。不同的圖形設(shè)備具有不同的設(shè)備坐標(biāo)系且其工作范圍也不一樣。，承受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)。011～。十一、迭代法的根本思想是什么？常用的終止準(zhǔn)則有哪些？迭代法的根本思想是“步步靠近函數(shù)值向最優(yōu)值靠近。常用的終止規(guī)章有 十二、在有限元分析中，對(duì)構(gòu)造劃分的單元數(shù)是否越多越好？為什么?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。十三、試簡(jiǎn)述編碼剪裁〔Cohen-Sutherland〕算法的根本原理9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)的編碼一樣；假設(shè)線段不能用上述方法測(cè)試打算，則將線段分割，然后用上述方法推斷。十四、說明消隱算法中的分段掃描線算法的原理答：(1)分段掃描線算法的原理為：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假設(shè)干段，在每段中最多只有一個(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。十五、三維實(shí)體模型的實(shí)現(xiàn)方法中，體素構(gòu)造法〔CSG〕的根本思想是什么？需要存儲(chǔ)的幾何模型信息有哪些？〔〕體素構(gòu)造法〕單元形體，經(jīng)過有限次外形拼合運(yùn)算構(gòu)建得到。〔2〕十六、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〕CADCAD數(shù)據(jù)的歸檔、存儲(chǔ)和交換。十七、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需滿足肯定的條件，對(duì)設(shè)計(jì)變量取值的限制稱為約〔2〕不等式約束條件將設(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〔3〕〔或面〕上選取。十八、有限元分析過程中，構(gòu)造離散化時(shí)如何打算單元尺寸？單元尺寸的概念有兩個(gè)方面：一是單元本身的大小，另一方面指單元內(nèi)自身幾個(gè)尺寸之間的比率。(2)的區(qū)域內(nèi)，單元尺寸要小。(3)一個(gè)單元中最大與最小的尺寸要盡量接近。例如，對(duì)于三角形單元，其三邊長要盡量接近；對(duì)于矩形單元，長度和寬度不宜相差太大。十九、在有限元分析時(shí)，何謂對(duì)稱構(gòu)造？一般如何處理？〔對(duì)平面問題對(duì)稱于某始終線其構(gòu)造內(nèi)部的應(yīng)力及位移也對(duì)稱于該平面〔線，這類構(gòu)造稱為對(duì)稱構(gòu)造?！簿€〕半。假設(shè)對(duì)稱構(gòu)造有兩個(gè)相互垂直的對(duì)稱平面〔線〕時(shí)，則只爭(zhēng)論它的四分之一。二十、簡(jiǎn)述強(qiáng)度—應(yīng)力干預(yù)理論中“強(qiáng)度”和“應(yīng)力”的含義〕強(qiáng)度一應(yīng)力干預(yù)理論中“強(qiáng)度”和“應(yīng)力”具有廣義的含義效的任何因素；而“強(qiáng)度”表示阻擋失效發(fā)生的任何因素?！皬?qiáng)度”和“應(yīng)力”是一對(duì)沖突的兩個(gè)方面，它們具有一樣的量綱；例如，在解決桿二十一、說明常規(guī)設(shè)計(jì)方法中承受平均安全數(shù)的局限性。看出：即使安全系數(shù)大于1，仍舊會(huì)有肯定的失效概率?！布磳?duì)應(yīng)的平均安全系數(shù)不變應(yīng)力的離散程度變大或變小時(shí)罰函數(shù)法的根本原理及其分類？罰函數(shù)法是解約束優(yōu)化問題的間接法，適用于求解具有不等式約束和等式約束條件的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。它的根本思想是把一個(gè)有約束的問題轉(zhuǎn)化為一系列無約束問題求解，漸漸靠近于目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)值。依據(jù)罰函數(shù)法的函數(shù)形式不同，可分為內(nèi)點(diǎn)法、外點(diǎn)法和混合法三種。二十三、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？D1〕假設(shè)能找到線圖原來的公式，則找到原公式將公式編入程序2分2〕將線圖離散化為2分3〔2分〕二十四、什么是約束條件？等式約束與不等式約束的區(qū)分？二十五、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理的常用方法有那些？答：通常對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理的方法有以下兩種〕將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槌绦颍闯淘诔绦蛑?，用查表、插值的方法檢索所需數(shù)據(jù)；其次，擬合成公式編入程序，由計(jì)算獲得所需數(shù)據(jù)；(2)利用數(shù)據(jù)庫治理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。將數(shù)表中的數(shù)據(jù)或線圖經(jīng)離散化后的數(shù)據(jù)按規(guī)定的共享。CAD的工作過程答：CAD的工作過程為：１)通過CAD系統(tǒng)人機(jī)交互界面輸入設(shè)計(jì)要求，構(gòu)造出設(shè)計(jì)產(chǎn)品的幾何模型，并將相關(guān)信息存貯于數(shù)據(jù)庫中；性能參數(shù)；通過人機(jī)交互方式，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)展評(píng)價(jià)決策和實(shí)時(shí)修改，直至到達(dá)設(shè)計(jì)要求為止，利用圖形庫支持工具，繪制所需圖形，生成各種文檔；CAPPCAM階段。CAD技術(shù)的概念。答：現(xiàn)代CAD技術(shù)是指在簡(jiǎn)單的大系統(tǒng)環(huán)境下，支持產(chǎn)品自動(dòng)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)理論和方法，設(shè)計(jì)環(huán)境，設(shè)計(jì)工具各相關(guān)技術(shù)的總稱，它們能使設(shè)計(jì)工作實(shí)現(xiàn)集成化，網(wǎng)絡(luò)化和智能化，到達(dá)提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低產(chǎn)品本錢和縮短設(shè)計(jì)周期的目的。CAD技術(shù)爭(zhēng)論的內(nèi)容答：1)爭(zhēng)論現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法爭(zhēng)論與設(shè)計(jì)工具相關(guān)的技術(shù)①協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境的支持技術(shù)，②協(xié)同設(shè)計(jì)的治理技術(shù)。爭(zhēng)論與設(shè)計(jì)環(huán)境相關(guān)的技術(shù)①產(chǎn)品數(shù)字化定義及建模技術(shù)，PDM的產(chǎn)品數(shù)據(jù)治理與工作流〔過程〕治理技術(shù)，CAxDFx工具。CAD涉及以哪些根底技術(shù)？答：1)處理技術(shù)，如自動(dòng)繪圖，幾何建模，圖形仿真及其他圖形輸入，輸出技術(shù)。分析技術(shù)，如限元分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)及面對(duì)各種專業(yè)的工程分析等。數(shù)據(jù)治理與數(shù)據(jù)交換技術(shù)，如數(shù)據(jù)庫治理，產(chǎn)品數(shù)據(jù)治理，產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)及接口技術(shù)等。文檔處理技術(shù)，如文檔制作，編輯及文字處理等。軟件設(shè)計(jì)技術(shù)，如窗口界面設(shè)計(jì)，軟件工具，軟件工程標(biāo)準(zhǔn)等。三十、試述方向?qū)?shù)與梯度的關(guān)系S給定點(diǎn)的梯度方向必定是該點(diǎn)等值線或等值面的法線方向SX(k)的梯度相垂直時(shí)，函數(shù)在該點(diǎn)沿S的方向?qū)?shù)等于零，即三十一、簡(jiǎn)述求解優(yōu)化問題的圖解法根本步驟。答：圖解法的根本步驟是：首先確定設(shè)計(jì)空間；再作出約束可行域；畫出目標(biāo)函數(shù)的一簇等值線；最終依據(jù)等值線與可行域的相互關(guān)系確定最優(yōu)點(diǎn)。三十二、簡(jiǎn)述什么是梯度？梯度的根本性質(zhì)。答：函數(shù)在點(diǎn)X(K)的梯度是由函數(shù)在該點(diǎn)的各個(gè)一階偏導(dǎo)數(shù)組成的向量，即為一個(gè)列向量，可用行向量的轉(zhuǎn)置來表示：梯度的根本性質(zhì)為：函數(shù)在一點(diǎn)的梯度是一個(gè)向量。梯度的方向是該點(diǎn)函數(shù)值上升得最快的方向，梯度的大小就是它的模長。一點(diǎn)的梯度方向與過該點(diǎn)的等值線或等值面的切線或切平面相垂直的方向或等值面的法線方向。梯度是函數(shù)在一點(diǎn)鄰域內(nèi)局部性態(tài)的描述。在—點(diǎn)上升得快的方向不—定上升得快，甚至可能下降。三十三、什么是共軛梯度法？試述梯度法與共軛梯度法的區(qū)分。答：共軛梯度法是以函數(shù)的梯度構(gòu)造共軛方向的一種算法，具有共軛方向的性質(zhì)。共軛梯度法具有超線性收斂速度。梯度法與共軛梯度法的區(qū)分是：最速下降法(梯度法)合使用。共軛梯度法：第一步搜尋沿負(fù)梯度方向，然后沿負(fù)梯度的共軛方向搜尋。計(jì)算效率介于梯算量與梯度法相當(dāng)。適用于各種規(guī)模的問題。三十四、簡(jiǎn)述什么是優(yōu)化設(shè)計(jì)？下降迭代算法的構(gòu)成需要解決哪幾個(gè)根本問題？答：1)優(yōu)化設(shè)計(jì)是指，將工程設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化為最優(yōu)化問題，利用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法，案中自動(dòng)尋求最正確設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)方法。2)下降迭代算法的構(gòu)成需要解決以下三個(gè)根本問題：選擇搜尋方向，確定步長因子，給定收斂準(zhǔn)則。三十五、下降迭代算法的收斂準(zhǔn)則有哪些？答：下降迭代算法的收斂準(zhǔn)則有：(1)點(diǎn)距準(zhǔn)則：相鄰兩迭代點(diǎn)的距離來推斷；(2)值差準(zhǔn)則：相鄰兩迭代點(diǎn)的函數(shù)值之差來推斷；(3)梯度準(zhǔn)則：梯度的模長推斷。三十六、優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型由哪三局部組成？建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型的基本步驟是什么？1〕優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型由設(shè)計(jì)變量、目標(biāo)函數(shù)和約束條件組成?！?〕建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型的根本步驟是：1〕識(shí)別要確定的未知變量〔設(shè)計(jì)或決策，并用代數(shù)符號(hào)表示它們；2〕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)別問題的約束或限制，并將它們表示未知變量的線性或非線性的等式或不等式組。三十七、請(qǐng)簡(jiǎn)述梯度法和共軛梯度法的特點(diǎn)。1〕梯度法的特點(diǎn)。1〕梯度法理論明確，程序簡(jiǎn)潔，計(jì)算量和存儲(chǔ)量較少，對(duì)初始點(diǎn)的要求不嚴(yán)格。2〕負(fù)梯度方向不是抱負(fù)的搜尋方向，梯度法也不是一種抱負(fù)的方法，梯度法的收斂速度并不快。3〕梯度法的迭代全過程的搜尋路線呈鋸齒狀?！?〕共軛梯度法的特點(diǎn)全局收斂〔下降算法〕,線性收斂；每步迭代只需存儲(chǔ)假設(shè)干向量〔適用于大規(guī)模問題；有二次終結(jié)性〔對(duì)于正定二次函數(shù)，至多n次迭代可達(dá)opt.〕三十八、請(qǐng)簡(jiǎn)述下降迭代算法構(gòu)成的根本步驟。答：1〕X(0)和收斂精度εS(k)確定步長因子ak，按上式得到的迭代點(diǎn)收斂推斷：假設(shè)X(k+1)滿足收斂精度，則以X(k+1)作為最優(yōu)點(diǎn)，終止計(jì)算；否則，以X(k+1)作為的起點(diǎn)，轉(zhuǎn)2〕進(jìn)展下一輪迭代。三十九、無約束優(yōu)化方法分為哪兩類？答：無約束優(yōu)化方法分為兩類:第一類：直接解法。這種方法中只用到函數(shù)f(x)，(Powell法)f(x)用到二階導(dǎo)數(shù)的方法以牛頓法為代表。間接解法也稱為解析法。四十、一般機(jī)械產(chǎn)品的牢靠性設(shè)計(jì)程序分哪幾個(gè)階段答：一般機(jī)械產(chǎn)品的牢靠性設(shè)計(jì)程序，可大致分為以下幾個(gè)階段：方案論證階段：確定牢靠性指標(biāo)，對(duì)牢靠性和本錢進(jìn)展估算分析；(3)設(shè)計(jì)研制階段：主要進(jìn)展牢靠性推測(cè)、安排和故障模式及綜合影響分析，進(jìn)展具體構(gòu)造設(shè)計(jì)；(4)生產(chǎn)及試驗(yàn)階段：按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展壽命試驗(yàn)、故障分析及反響、驗(yàn)收試驗(yàn)等；(5)集現(xiàn)場(chǎng)牢靠性數(shù)據(jù)，為改型供給依據(jù)。四十一、試述牢靠性的定義及機(jī)械牢靠性設(shè)計(jì)方法的主要特征。答：1)牢靠性是指機(jī)械產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的力量，它是衡量機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。2)機(jī)械牢靠性設(shè)計(jì)方法的主要特征就是將常規(guī)設(shè)計(jì)方法中所涉及的設(shè)計(jì)變量，如材料強(qiáng)度、疲乏壽命、載荷、幾何尺寸及應(yīng)力等所具有的多值現(xiàn)象都看成是聽從某種分布的隨機(jī)變量。依據(jù)機(jī)械產(chǎn)品的牢靠性指標(biāo)要求，用概率統(tǒng)計(jì)方法設(shè)計(jì)出零、部件的主要參數(shù)和構(gòu)造尺寸。四十二、什么是牢靠度？系統(tǒng)的牢靠性推測(cè)和牢靠性安排有何不同?答：1)牢靠度是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。2)系統(tǒng)的單元和子系統(tǒng)的牢靠度計(jì)算求得的理地安排到其組成的各子系統(tǒng)和單元上去，從而求出各單元應(yīng)具有的牢靠度。四十三、簡(jiǎn)述牢靠性的重要意義。答：牢靠性的有以下重要意義：1〕提高產(chǎn)品的牢靠性，可以防止故障和事故的發(fā)生；2〕提高產(chǎn)品的牢靠性，能使產(chǎn)品總的費(fèi)用降低；提高產(chǎn)品的牢靠性，可以削減停機(jī)時(shí)間，提高產(chǎn)品可用率；對(duì)于企業(yè)來說，提高產(chǎn)品的牢靠性，可以改善企業(yè)信譽(yù)，增加競(jìng)爭(zhēng)力，擴(kuò)大產(chǎn)品銷路，從而提高經(jīng)濟(jì)效益；5〕提高產(chǎn)品的牢靠性，可以削減產(chǎn)品責(zé)任賠償案件的發(fā)生，以及其他處理產(chǎn)品事故費(fèi)用的支出，避開不必要的經(jīng)濟(jì)損失。四十四、牢靠性安排需考慮哪些因素？1〕2〕子系統(tǒng)重要程度的差異；3〕子系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的差異；4〕子系統(tǒng)任務(wù)時(shí)間的差異；5〕子系統(tǒng)研制周期的差異。四十五、共軛梯度法中，共軛方向和梯度之間的關(guān)系是怎樣的？試畫圖說明。四十六、為什么說共軛梯度法實(shí)質(zhì)上是對(duì)最速下降法進(jìn)展的一種改進(jìn)？.對(duì)最速下降