2024年高等教育工學類自考-02200現(xiàn)代設計方法筆試歷年真題薈萃含答案

2024年高等教育工學類自考-02200現(xiàn)代設計方法筆試歷年真題薈萃含答案（圖片大小可自由調整）第1卷一.參考題庫(共30題)1.偏導數(shù)、方向導數(shù)都是研究某點沿給定方向的（）。2.可行域3.什么是優(yōu)化設計中的約束條件？等式約束和不等式約束有何區(qū)別與聯(lián)系？4.對平面桁架結構進行有限元分析，單元局部坐標系下的剛度矩陣的階數(shù)為（）階矩陣。5.下列特性中，梯度法不具有的是（）A、二次收斂性B、要計算一階偏導數(shù)C、對初始點的要求不高D、只利用目標函數(shù)的一階偏導數(shù)值構成搜索方向6.對于一個無約束優(yōu)化問題，若設計變量很多（n>20），且每一步的Hessian矩陣求解很費時間，則下列方法對于該類問題較為適用的是（）A、擬牛頓法B、變尺度法C、罰函數(shù)法D、復合形法7.可靠性尺度包括（）、失效率、平均壽命、有效壽命、維修度、有效度、重要度等。8.海賽（Hessian）矩陣9.簡述三維建模中線框模型的特點。10.有限元法在工程應用中主要解決的三類問題的是（），特征值問題，（）。11.在工程設計的CAD作業(yè)中，一般對以線圖形式給出的系數(shù)或參數(shù)如何處理？12.簡述強度—應力干涉理論中“強度”和“應力”的含義，試舉例說明之。13.CAD系統(tǒng)中，滾筒式繪圖儀是一種（）設備。14.說明直線段編碼剪裁算法的思想和該算法的兩個主要步驟。15.顯示器中的坐標系是（）坐標系。16.平面剛架結構中的某桿單元局部編碼依次對應的總體編碼為8，4，則單元剛度矩陣中的元素k24應放入總體剛度矩陣[K]中的第（）A、8行4列B、4行8列C、10行23列D、23行10列17.可靠性18.采用桿單元進行平面剛架有限元分析，桿單元的一端具有（）A、兩個自由度B、三個自由度C、四個自由度D、六個自由度19.一個設計變量與一個目標函數(shù)之間的函數(shù)關系是（）上的一條曲線。20.在解決線性規(guī)劃問題時，首選的優(yōu)化方法為（）A、外點罰函數(shù)法B、單純形法C、擬牛頓法D、變尺度法21.最優(yōu)化問題，按是否包含有約束條件分為（）和（）。22.從硬件方面看，CAD系統(tǒng)大致可分為幾種類型？每種類型的特點如何？23.特征造型是如何定義的？24.優(yōu)化設計的數(shù)學模型通式。25.設計方法有哪些？26.功能元優(yōu)選原則是怎樣的。27.可靠性指標的分配問題是指（），是可靠性預計的逆過程，即在已知系統(tǒng)可靠性指標時，如何考慮和確定其組件單元的可靠性指標值。28.簡述可靠度分配中的等同分配法與加權分配法的主要區(qū)別。29.設X=（X1，X2，…，Xn），Rn為維歐氏空間，則下述正確的是（）A、設計空間是n維歐氏空間RnB、設計空間是n維歐氏空間Rn中落在可行域內的部分C、設計變量在具體設計問題中的迭代值是唯一的D、設計變量是指設計對象中用到的所有變量30.視區(qū)是定義在設備坐標系中（）的矩形區(qū)域。第1卷參考答案一.參考題庫1.參考答案:變化率2.參考答案:滿足優(yōu)化問題約束條件的解（x，y）叫做可行解，由所有可行解組成的集合叫做可行域。3.參考答案: 在優(yōu)化設計中，設計變量的取值有限制或必須滿足一定的條件，這種對設計變量的限制條件稱為約束條件。 不等式約束將設計變量限制在一個區(qū)間或區(qū)域，約束不嚴格；而等式約束設計變量限制在一個點、線或面上，約束嚴格。 等式約束起到降低自由度的作用，有一個等式約束可以降低一個設計自由度；一個等式約束可以用兩個不等式約束表示。4.參考答案:2×25.參考答案:A6.參考答案:B7.參考答案:可靠度8.參考答案:函數(shù)F（X）在（）kX點的二階偏導數(shù)矩陣，常用H（X）表示，這個矩陣是對稱矩陣。9.參考答案: 1、描述零件表面不連續(xù)部位的準確信息。 2、不能區(qū)分零件表面的里邊的外邊。 3、對某些信息的描述模棱兩可作為多種理解。10.參考答案:平衡或穩(wěn)態(tài)問題；瞬間問題11.參考答案: 在工程設計的CAD作業(yè)中，對以線圖形式給出的系數(shù)或參數(shù)和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)驗公式，再將公式編入程序。12.參考答案:強度一應力干涉理論中“強度”和“應力”具有廣義的含義：“應力”表示導致失效的任何因素；而“強度”表示阻止失效發(fā)生的任何因素?！皬姸取焙汀皯Α笔且粚γ艿膬蓚€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計中，“強度”就是指材料的強度，“應力”就是指零件危險斷面上的應力，但在解決壓桿穩(wěn)定性的可靠性設計中，“強度”則指的是判斷壓桿是否失穩(wěn)的“臨界壓力”，而“應力”則指壓桿所受的工作壓力。13.參考答案:繪圖14.參考答案: 直線段編碼剪裁算法的思想：每一線段或者整個位于窗口內，或者能夠被窗口分割而使其中的一部分能很快地被舍棄。 兩個主要步驟： 第一步，先確定一條線段是否整個位于窗口內，若不是，則確定該線段是否整個位于窗口外，若是，則舍棄。 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，再對每一部分進行第一步的測試。15.參考答案:設備16.參考答案:D17.參考答案:是在規(guī)定的條件下和規(guī)定時間內，完成規(guī)定功能的能力。18.參考答案:B19.參考答案:二維曲面20.參考答案:B21.參考答案:無約束優(yōu)化問題；約束優(yōu)化問題22.參考答案: 1、集中式主機系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一臺集中大型機（或中型、小型機）與若干圖形終端連接而成。有一個集中的數(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，一旦主機失誤，將影響用戶的工作。當計算量過大時，系統(tǒng)響應變慢，甚至于會出現(xiàn)個別終端等待的現(xiàn)象。 2、分布式工程工作站系統(tǒng)，工程工作站系統(tǒng)本身就是一個獨立的單獨用戶CAD系統(tǒng)。也可以一臺主服務器為中心將若干臺工程工作站或微機連成網(wǎng)絡。這種CAD系統(tǒng)的圖形功能強，速度快，內存、外村容量大，是從事CAD課題的首選設備。 3、微型計算機系統(tǒng)。它的計算能力和圖形處理功能不如工程工作站，但是價格低、使用方便。23.參考答案: 1、特征是指能反映零件特點的，可按一定原則分類的、具有相對獨立意義的典型結構形狀。 2、基于特征的造型稱為特征造型。 3、基于特征的造型是把特征作為產(chǎn)品零件定義的基本單元，將產(chǎn)品描述為特征的集合，包括形狀特征、精度特征、材料特征和其他工藝特征，從而為工藝設計和制造過程的各個環(huán)節(jié)提供充分的信息。24.參考答案:25.參考答案:可化分為傳統(tǒng)設計方法（直覺設計、經(jīng)驗設計、中間試驗輔助設計）和現(xiàn)代設計方法。26.參考答案:①相容性：各功能元必須相容，否則不予組合。 ②優(yōu)先選用分功能較佳的解。 ③剔除不滿足設計要求和約束的解或不滿意的解。27.參考答案:可靠性指標的分配問題28.參考答案: 1、加權分配法足把各子系統(tǒng)在整個系統(tǒng)中的重要度以及各子系統(tǒng)的復雜度作為權重來分配可靠度的。 2、等同分配法沒有考慮各子系統(tǒng)的可靠度、重要性等因素，是按照各子系統(tǒng)可靠度均等的原則進行可靠度分配的。29.參考答案:A30.參考答案:用以輸出圖形第2卷一.參考題庫(共30題)1.通過矩形窗口與矩形視區(qū)的匹配，可以實現(xiàn)圖形的（）A、放大B、縮小C、鍺切D、搖視E、平移2.采用最小二乘法進行多項式擬合時應注意哪些問題？3.簡述目標函數(shù)與設計變量的關系。4.產(chǎn)品工作到t時刻后的單位時間內發(fā)生失效的概率稱為（）A、平均壽命B、平均失效密度C、平均可靠度D、平均失效率5.可靠度是對產(chǎn)品可靠性的（）度量。6.三維圖形變換矩陣中，[lmn]表示產(chǎn)生（）A、比例變換B、對稱變換C、錯切變換D、平移變換7.一光柵掃描顯示器的分辨率為1024×768×8，其中8表示（）A、彩色顯示器有8種顏色B、單色顯示器有8種灰度級C、每個像素點用8位2進制表示D、8個幀緩沖存儲器8.在正態(tài)檢驗中，概率坐標紙上得到一條近似直線，均值所對應的縱坐標F（x）（％）的值為（）。9.內點罰函數(shù)法的特點是（）A、能處理等式約束問題B、初始點必須在可行域內C、初始點可以在可行域外D、后面產(chǎn)生的迭代點序列可以在可行域外10.在消陰處理中，進行極大／極小檢驗，如果兩個物體的投影不滿足極大／極小條件，則兩個物體之間（）A、相互完全遮擋B、部分相互遮擋C、相互不遮擋D、遮擋關系不確定11.設F（X）為區(qū)間（0，3）上的單峰函數(shù)，且F（1）=2、F（2）=1.5，則可將搜索區(qū)間（0，3）縮小為（）A、（0，2）B、（1，2）C、（2，3）D、（1，3）12.在CAD使用中，為了方便定義圖形通常采用不同坐標系，在以下坐標系中，坐標系的定義域是連續(xù)且無界的是（）A、世界坐標系B、顯示器坐標系C、規(guī)格化設備坐標系D、繪圖儀坐標系13.標準件的圖形構成分為四個層次：A類構件、B類構件、K類整件、G類組件，其中最基本的單元是（）。14.CAD系統(tǒng)中，支撐用戶進行CAD工作的通用性功能軟件是（）A、系統(tǒng)軟件B、支撐軟件C、專用操作軟件D、專用應用軟件15.簡述什么是優(yōu)化設計？下降迭代算法的構成需要解決哪幾個基本問題？16.如果兩個隨機變量A和B均服從正態(tài)分布，即A＝N（500，0.05），B＝N（200，0.02），則隨機變量A在0.05之間分布的百分數(shù)與隨機變量B在0.02之間分布的百分數(shù)（）。17.現(xiàn)代設計所指的全新理論與方法是什么？18.當系統(tǒng)中任何—個零件發(fā)生故障都會導致整個系統(tǒng)失效，該系統(tǒng)是（）A、串聯(lián)系統(tǒng)B、冗余系統(tǒng)C、表決系統(tǒng)D、非工作冗余系統(tǒng)19.在有限元分析時，何謂對稱結構？一般如何處理？20.平面問題的彈性矩陣與材料的（）A、彈性模量有關，泊松比無關B、彈性模量無關，泊松比有關C、彈性模量和泊松比都無關D、彈性模量和泊松比都有關21.下列優(yōu)化方法中，其處理方法是將有約束優(yōu)化問題轉化為無約束優(yōu)化問題來處理的是（）A、復合型法B、共軛梯度法C、變尺度法D、罰函數(shù)法22.在現(xiàn)有的有限元分析程序中，其前處理程序一般應包含？23.當強度和應力均服從正態(tài)分布時，可利用正態(tài)分布表根據(jù)（）來確定可靠度。24.系統(tǒng)的可靠度取決于組成系統(tǒng)的各零部件的可靠度和（）兩個因素。25.若函數(shù)F（x）在Dl上具有連續(xù)二階導數(shù)（D是Dl內部的凸集），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（）A、半正定B、正定C、半負定D、負定26.常用的迭代終止準則有哪些？27.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。28.對約束優(yōu)化問題，設計變量的選擇（）A、可以在可行域中B、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29.在平均安全系數(shù)不變的情況下，由于強度（或應力）的分散度增大會使零件的可靠度（）A、降低B、提高C、不變D、無法確定30.按照強度一應力干涉理論，傳統(tǒng)設計中，當零件的平均安全系數(shù)為1時，零件的可靠度為（）。第2卷參考答案一.參考題庫1.參考答案:A,B,D2.參考答案: 采用最小二乘法的多項式擬合時，要注意以下問題： 1、多項式的冪次不能太高，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)或一條線圖有時不能用一個多項式表示其全部，此時應分段處理，分段大都發(fā)生在拐點或轉折之處。此外，如欲提高某區(qū)間的擬合精度，則應在該區(qū)間上采集更多的點。3.參考答案:①設計變量與一個目標函數(shù)之間的函數(shù)關系，是二維平面上的一條曲線。 ②當有兩個設計變量時，目標函數(shù)與他們的關系是三維空間的一個曲面。 ③當有n個設計變量時，目標函數(shù)與n個設計變量呈n+1維空間的超越曲面關系。4.參考答案:D5.參考答案:概率6.參考答案:D7.參考答案:C8.參考答案:0.59.參考答案:B10.參考答案:D11.參考答案:D12.參考答案:A13.參考答案:A類14.參考答案:B15.參考答案: 1、優(yōu)化設計是指，將工程設計問題轉化為最優(yōu)化問題，利用數(shù)學規(guī)劃方法，借助電子計算機高速度、高精度和大儲存量的運算處理能力，從滿足設計要求的一切可行方案中自動尋求最佳設計方案的設計方法。 2、下降迭代算法的構成需要解決以下三個基本問題：選擇搜索方向，確定步長因子，給定收斂準則。16.參考答案:相等17.參考答案:包括有限元法、并行設計、虛擬設計、反求設計、網(wǎng)絡設計、計算機仿真、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡算法、模糊理論及智能設計等。18.參考答案:A19.參考答案: 當結構的幾何形狀、尺寸、載荷和約束條件對稱于某一平面（對平面問題對稱于某一直線），其結構內部的應力及位移也對稱于該平面（線），這類結構稱為對稱結構。 對于對稱結構一般按如下方法處理：當對稱結構只有一個對稱平面（線）時，只研究它的一半。若對稱結構有兩個相互垂直的對稱平面（線）時，則只研究它的四分之一。20.參考答案:D21.參考答案:D22.參考答案:（1）單元的自動分割生成網(wǎng)格；（2）單元和節(jié)點的自動優(yōu)化編碼實現(xiàn)帶寬最??；（3）各節(jié)點坐標