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

2024年高等教育工學(xué)類自考-02200現(xiàn)代設(shè)計方法筆試歷年真題薈萃含答案（圖片大小可自由調(diào)整）答案解析附后卷I一.參考題庫(共25題)1.設(shè)計方法有哪些？2.簡述平面應(yīng)力和平面應(yīng)變問題的區(qū)別。3.CAD一詞已經(jīng)成為世界通用的名詞，它是指（）A、計算機(jī)輔助工程B、計算機(jī)輔助制造C、計算機(jī)輔助設(shè)計D、計算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計4.下降迭代算法的收斂準(zhǔn)則有哪些？5.平面桁架結(jié)構(gòu)中的桿單元，每個單元中的位移分量個數(shù)為（）A、2B、3C、4D、66.梯度法與變尺度法所具有的收斂性分別為（）A、一次收斂性.一次收斂性B、二次收斂性.二次收斂性C、一次收斂性.二次收斂性D、二次收斂性.一次收斂性7.簡述可靠性設(shè)計傳統(tǒng)設(shè)計方法的區(qū)別。8.三維圖形變換矩陣中，[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9.三維幾何造型是CAD中的一種（）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)計技術(shù)10.CAD技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用主要有哪幾方面？11.求解等式約束優(yōu)化問題的兩種處理方法。12.什么是可靠度？系統(tǒng)的可靠性預(yù)測和可靠性分配有何不同？13.CSG方法是三維造型中經(jīng)常使用的方法，下列不是CSG方法直接存儲的信息的是（）A、基本型體的類型B、基本型體的參數(shù)C、采用的拼合運(yùn)算D、基本型體的表面信息14.什么是數(shù)據(jù)模型？常用的數(shù)據(jù)模型有哪三種？15.在Cohen--Sutherland編碼裁剪算法中，線段端點的編碼是采用二進(jìn)制編碼的，它所采用的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)為（）A、2位B、3位C、4位D、5位16.按照強(qiáng)度一應(yīng)力干涉理論，傳統(tǒng)設(shè)計中，當(dāng)零件的平均安全系數(shù)為1時，零件的可靠度為（）。17.如何理解強(qiáng)度一應(yīng)力干涉理論中應(yīng)力與強(qiáng)度的含義？18.在有限元分析中，對結(jié)構(gòu)劃分的單元數(shù)是否越多越好？為什么？19.工程數(shù)據(jù)處理中，使用線性插值法完成（）A、一元插值B、二元插值C、曲線擬合D、曲線繪制20.有限元方法可以用來解決工程實際中的許多問題，這些問題主要可以分成三類：平衡或穩(wěn)態(tài)問題，（）問題和瞬態(tài)問題。21.請簡述現(xiàn)代CAD技術(shù)的概念。22.有限元位移法中單元分析的主要內(nèi)容由節(jié)點位移求內(nèi)部任一點的位移，由節(jié)點位移求單元應(yīng)變，應(yīng)力和（）。23.如何提高光柵掃描顯示器的分辨率？24.實驗測試了自變量為3，4，5，6，7，8時的函數(shù)值，現(xiàn)要用拋物線插值法計算5.3處的函數(shù)值，選擇下列哪組自變量及其對應(yīng)的函數(shù)值進(jìn)行插值計算較為合理（）A、3，4，5B、4，5，6C、5，6，7D、6，7，825.設(shè)備坐標(biāo)系的維數(shù)一般為（）A、一維B、二維C、三維D、四維卷II一.參考題庫(共25題)1.對于不可修復(fù)的電子產(chǎn)品而言，產(chǎn)品平均壽命是指該產(chǎn)品從開始使用到（）的平均時間。2.約束條件3.在單峰搜索區(qū)間[a，b]內(nèi)，任取兩個試算點a1，a2，若兩點的函數(shù)值F（a1）>F（a2），則縮小后的區(qū)間為（）4.簡述數(shù)值計算的迭代方法特點。5.某產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布，若知其失效率λ＝0.002，則該產(chǎn)品的平均壽命為（）A、200B、1000C、500D、20006.可靠性指標(biāo)的分配問題是指（），是可靠性預(yù)計的逆過程，即在已知系統(tǒng)可靠性指標(biāo)時，如何考慮和確定其組件單元的可靠性指標(biāo)值。7.函數(shù)F（X）為在區(qū)間［10，20］內(nèi)有極小值的單峰函數(shù)，進(jìn)行一維搜索時，取兩點13和16，若F（13）＜F（16），則縮小后的區(qū)間為（）A、［13，16］B、［10，13］C、［10，16］D、［16，20］8.特征造型是如何定義的？9.工程設(shè)計的參數(shù)一般可分為幾何參數(shù)和（）兩種類型。10.根據(jù)強(qiáng)度—應(yīng)力干涉理論可以判定，當(dāng)強(qiáng)度均值r等于應(yīng)力均值s時，則零件可靠度R的值（）A、小于0.5B、大于0.5C、等于0.5D、等于111.對比傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計與現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計的區(qū)別。12.由三個相同的元件組成的并聯(lián)系統(tǒng)，系統(tǒng)正常工作的條件是至少有兩個元件處于正常工作狀態(tài)，每個元件的可靠度為R=0.9，則系統(tǒng)的可靠度為（）A、0.972B、0.99C、0.99913.可靠性分配需考慮哪些因素？14.采用最小二乘法進(jìn)行多項式擬合時應(yīng)注意哪些問題？15.世界坐標(biāo)系、設(shè)備坐標(biāo)系、規(guī)格化坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系是（）A、WC→DC→NDCB、NDC→DC→WCC、WC→NDC→DCD、DC→WC→NDC16.下列方法中屬于利用目標(biāo)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)構(gòu)造搜索方向的優(yōu)化方法有（）A、坐標(biāo)輪換法B、梯度法C、單純形D、Powell法E、變尺度法17.請簡述現(xiàn)代CAD技術(shù)研究的內(nèi)容。18.傳統(tǒng)設(shè)計方法19.采用桿單元進(jìn)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20.在消隱處理中，當(dāng)進(jìn)行平面可見性測試時，若該面可見，則該平面的法線矢量與視線矢量之間的夾角（）A、小于90°B、大于90°C、小于180°D、大于180°21.簡述庫恩—塔克（K-T）條件。22.在工程設(shè)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？23.現(xiàn)代設(shè)計方法指的是？主要包括哪些？24.簡述三維建模中線框模型的特點。25.功能分析設(shè)計法卷III一.參考題庫(共25題)1.可靠性設(shè)計的內(nèi)容包括（）和（）。2.對于一個無約束優(yōu)化問題，若設(shè)計變量很多（n>20），且每一步的Hessian矩陣求解很費(fèi)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(fù)合形法3.簡述用有限元方法求解問題的基本步驟。4.平面剛結(jié)構(gòu)中，某單元局部編碼依次對應(yīng)的總體編碼為3，11，則單元剛度矩陣中的元素K53應(yīng)放人總體剮度矩陣中的（）A、9行32列B、32行9列C、8行33列D、33行18列5.當(dāng)系統(tǒng)中任何—個零件發(fā)生故障都會導(dǎo)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)6.在有限元方法中，求總體剛度矩陣的方法主要有兩種，其中一種方法是利用剛度系數(shù)集成的方法獲得總體剛度矩陣的，該方法應(yīng)用了（）原理。7.簡述求解優(yōu)化問題的圖解法基本步驟。8.什么是優(yōu)化設(shè)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？9.約束優(yōu)化問題10.設(shè)計變量11.在以樣本數(shù)據(jù)估計母體可靠度時，如果a變大，則估計的可靠性（）A、降低B、不變C、增大D、無法判斷12.工程數(shù)據(jù)采用程序化方法處理時，一般有兩種方法，一種為查表、插值的方法，另一種為將數(shù)據(jù)和線圖（）。13.在t～t＋△t的時間間隔內(nèi)的平均失效密度f（t）表示（）A、平均單位時間的失效頻數(shù)B、平均單位時間的失效頻率C、產(chǎn)品工作到t時刻，單位時間內(nèi)發(fā)生失效的概率D、產(chǎn)品工作到t時刻，單位時間內(nèi)發(fā)生的失效數(shù)與仍在正常工作的數(shù)之比14.什么是共軛梯度法？試述梯度法與共軛梯度法的區(qū)別。15.多元函數(shù)在點取得最小值的充要條件是。16.設(shè)計17.無約束優(yōu)化問題18.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(dǎo)數(shù)C、對初始點的要求不高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19.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計20.由1O只燈泡組成的照明系統(tǒng)，每只燈泡的故障率為2%，用二項分布確定當(dāng)有1只燈泡發(fā)生故障的概率為（）A、0.295B、0.270C、0.182D、0.0921.系統(tǒng)的可靠分配按分配原則不同，有哪些分配方法？各自分配原則是什么？22.計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）在產(chǎn)品或工程的開發(fā)過程中可以進(jìn)行的工作是（）A、設(shè)計B、繪圖C、分析計算D、修改E、編寫技術(shù)文件23.當(dāng)有兩個設(shè)計變量時，目標(biāo)函數(shù)與設(shè)計變量之間的關(guān)系是（）中的一個曲面。24.平面桁架結(jié)構(gòu)中的桿單元，在局部坐標(biāo)系下的單元位移分量個數(shù)為（）A、2B、4C、6D、825.在現(xiàn)有的有限元分析程序中，其前處理程序一般應(yīng)包含？卷I參考答案一.參考題庫1.參考答案:可化分為傳統(tǒng)設(shè)計方法（直覺設(shè)計、經(jīng)驗設(shè)計、中間試驗輔助設(shè)計）和現(xiàn)代設(shè)計方法。2.參考答案:（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)變問題中由于Z項尺寸大，該方向上的變形時被約束住的，沿Z項的應(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-u2）、把u換成u/（1-u），就成為平面應(yīng)變問題的彈性矩陣。3.參考答案:A4.參考答案: 下降迭代算法的收斂準(zhǔn)則有： （1）點距準(zhǔn)則：相鄰兩迭代點的距離來判斷； （2）值差準(zhǔn)則：相鄰兩迭代點的函數(shù)值之差來判斷； （3）梯度準(zhǔn)則：梯度的模長判斷。5.參考答案:C6.參考答案:C7.參考答案: 傳統(tǒng)設(shè)計是將設(shè)計變量視為確定性單值變量，并通過確定性函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算。 而可靠性設(shè)計則將設(shè)計變量視為隨機(jī)變量，并運(yùn)用隨機(jī)方法對設(shè)計變量進(jìn)行描述和運(yùn)算。8.參考答案:D9.參考答案:A10.參考答案: 1、二維繪圖。 2、圖形及符號庫。 3、參數(shù)化設(shè)計。 4、三維造型。 5、工程分析。 6、設(shè)計文檔和生產(chǎn)報表。11.參考答案:消元法（降維法）和拉格朗日乘子法（升維法）。12.參考答案: 1、可靠度是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。 2、系統(tǒng)的可靠性預(yù)測和系統(tǒng)的可靠性分配的區(qū)別是：系統(tǒng)的可靠性預(yù)測是按系統(tǒng)的組成形式，根據(jù)已知的單元和子系統(tǒng)的可靠度計算求得的；系統(tǒng)的可靠性分配是將已知系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)合理地分配到其組成的各子系統(tǒng)和單元上去，從而求出各單元應(yīng)具有的可靠度。13.參考答案:D14.參考答案: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，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)。15.參考答案:C16.參考答案:0.517.參考答案: 應(yīng)力表示導(dǎo)致失效的任何因素，如導(dǎo)致產(chǎn)品失效的機(jī)械應(yīng)力、電壓、溫度等。 強(qiáng)度表示阻止失效發(fā)生的任何因素，如機(jī)械強(qiáng)度、擊穿電壓、熔點等。18.參考答案: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，但也有一個界限，超過這個值，精度的提高就不明顯。19.參考答案:A20.參考答案:特征值21.參考答案:現(xiàn)代CAD技術(shù)是指在復(fù)雜的大系統(tǒng)環(huán)境下，支持產(chǎn)品自動化設(shè)計的設(shè)計理論和方法，設(shè)計環(huán)境，設(shè)計工具各相關(guān)技術(shù)的總稱，它們能使設(shè)計工作實現(xiàn)集成化，網(wǎng)絡(luò)化和智能化，達(dá)到提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本和縮短設(shè)計周期的目的。22.參考答案:節(jié)點力23.參考答案: 為了提高圖形的清晰度，應(yīng)增加掃描線的線數(shù)。 有兩個方法可供選擇： 1、在水平掃描頻率不變的前提下把水片掃描線數(shù)量增加一倍。 2、采用逐行掃描但水平掃描頻率增高。24.參考答案:C25.參考答案:B卷II參考答案一.參考題庫1.參考答案:發(fā)生失效2.參考答案:在優(yōu)化設(shè)計中，這種對設(shè)計變量取值的限制條件簡稱為約束條件。3.參考答案:[a1，b]4.參考答案:①是數(shù)值計算而不是用數(shù)學(xué)分析方法；②具有簡單的邏輯結(jié)構(gòu)并能進(jìn)行反復(fù)的同樣的算術(shù)運(yùn)算；③最后得出的是逼近精確解的近似解。5.參考答案:C6.參考答案:可靠性指標(biāo)的分配問題7.參考答案:C8.參考答案: 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(jié)構(gòu)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(shè)計和制造過程的各個環(huán)節(jié)提供充分的信息。9.參考答案:物理參數(shù)10.參考答案:C11.參考答案:12.參考答案:A13.參考答案: 可靠性分配考慮的因素： 1、子系統(tǒng)復(fù)雜程度的差別； 2、子系統(tǒng)重要程度的差別； 3、子系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的差別； 4、子系統(tǒng)任務(wù)時間的差別； 5、子系統(tǒng)研制周期的差別。14.參考答案: 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(yīng)分段處理，分段大都發(fā)生在拐點或轉(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。15.參考答案:C16.參考答案:B,E17.參考答案: 1、研究現(xiàn)代設(shè)計理論與方法。 2、研究與設(shè)計工具相關(guān)的技術(shù)。 ①協(xié)同設(shè)計環(huán)境的支持技術(shù)。 ②協(xié)同設(shè)計的管理技術(shù)。 3、研究與設(shè)計環(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)； ②基于PDM的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理與工作流（過程）管理技術(shù)； ③發(fā)展集成的CAx和DFx工具。18.參考答案:主要指在計算機(jī)出現(xiàn)以前，設(shè)計者憑直覺和經(jīng)驗，借助一些推導(dǎo)出的簡單公式和經(jīng)驗公式進(jìn)行計算，做小規(guī)模且粗糙的實驗，對類似的產(chǎn)品和設(shè)計進(jìn)行類比等的設(shè)計方法。其特點：人工試湊、經(jīng)驗類比、以靜態(tài)為假設(shè)條件、設(shè)計者和制造者分離。19.參考答案:B20.參考答案:B21.參考答案:是多元函數(shù)取得約束極值的必要條件，既可以用來作為約束極值點的判別條件，又可以用來直接求解比較簡單的約束優(yōu)化問題。但K-T條件不是多元函數(shù)取得約束極值的充分條件。只有當(dāng)目標(biāo)函數(shù)f（x）為凸函數(shù)，且所有約束函數(shù)也都是凸函數(shù)時，即為凸規(guī)劃問題時，其局部優(yōu)點就是全局優(yōu)點，則庫恩—塔克條件才是該極值存在的充要條件。22.參考答案: 在工程設(shè)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。23.參考答案:是指計算機(jī)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用后，從20世紀(jì)60年代以來在設(shè)計領(lǐng)域出現(xiàn)的設(shè)計理論和方法。主要包括：設(shè)計方法學(xué)、優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、有限元法、動態(tài)設(shè)計、計算機(jī)輔助設(shè)計、人工神經(jīng)元算法、遺傳算法、智能工程、價值工程、工業(yè)造型設(shè)計、人機(jī)工程、并行設(shè)計、模塊化設(shè)計、相似性設(shè)計、摩擦學(xué)設(shè)計、三次設(shè)計、、反求工程。24.參考答案: 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、對某些信息的描述模棱兩可作為多種理解。25.參考答案:通過分析，建立對象系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)，通過局部功能的聯(lián)系實現(xiàn)系統(tǒng)的總功能的設(shè)計方法。卷III參考答案一.參考題庫1.參考答案:可靠性預(yù)測；可靠性分配2.參考答案:B3.參考答案: 用有限元方法求解問題的基本步驟如下： （1）對整個結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，并進(jìn)行離散化； （2）求出單元的剛度矩陣； （3）集成總體剛度矩陣； （4）處理非節(jié)點載荷，引入支承條件； （5）寫出總體平衡方程； （6）求出各節(jié)點的位移； （7）求出各單元內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變； （8）分析結(jié)果的合理性。4.參考答案:B5.參考答案:A6.參考答案:疊加7.參考答案:圖解法的基本步驟是：首先確定設(shè)計空間；再作出約束可行域；畫出目標(biāo)函數(shù)的一簇等值線；最后根據(jù)等值線與可行域的相互關(guān)系確定最優(yōu)點。8.參考答案: 在優(yōu)化設(shè)計中，設(shè)計變量的取值有限制或必須滿足一定的條件，這種對設(shè)計變量的限制條件稱為約束條件。 不等式約束將設(shè)計變量限制在一個區(qū)間或區(qū)域，約束不嚴(yán)格；而等式約束設(shè)計變量限制在一個點、線或面上，約束嚴(yán)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(shè)計自由度；一個等式約束可以用兩個不等式約束表示。9.參考答案:是在可行域內(nèi)對設(shè)計變量求目標(biāo)函數(shù)的極小點，此極小點可能在可行域內(nèi)或可行域的邊界上。10.參考答案:在優(yōu)化設(shè)計過程中其取值大小需要調(diào)整、修改并最終確定的參數(shù)。11.參考答案:A12.參考答案:擬合成經(jīng)驗公式13.參考答案:B14.參考答案: 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)別是： 1、最速下降法（梯度法）：搜索方向為目標(biāo)函數(shù)負(fù)梯度方向，計算效率優(yōu)于坐標(biāo)輪換法。開始幾步搜索下降快，但愈接近極值點下降愈慢。對初始點的選擇要求不高，適合與其它方法結(jié)合使用。 2、共軛梯