2015年4月自考02200現(xiàn)代設(shè)計方法試題及答案含解析

現(xiàn)代設(shè)計方法年月真題

0220020154

1、【單選題】在CAD作業(yè)過程中，以下設(shè)備是CAD系統(tǒng)的輸入設(shè)備的是

顯示器

硬磁盤

A:

光筆

B:

網(wǎng)卡

C:

答D:案：C

解析：常見設(shè)備：常見的輸入設(shè)備有鍵盤、光筆、觸摸屏、操縱桿、跟蹤球、鼠標(biāo)器、圖

形輸入板和數(shù)字化儀。

2、【單選題】一個CAD系統(tǒng)為“交鑰匙系統(tǒng)”，它的分類的依據(jù)為

按系統(tǒng)的功能范圍

按運行方式

A:

按軟件的可開發(fā)性

B:

按硬件分類

C:

答D:案：C

解析：一個CAD系統(tǒng)為“交鑰匙系統(tǒng)”，它的分類的依據(jù)為按軟件的可開發(fā)性。

3、【單選題】下列矩陣中，能使平面圖形實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)變換的矩陣為

A:

B:

C:

答D:案：B

4、【單選題】插值法是用給定數(shù)據(jù)點構(gòu)造函數(shù)，用所構(gòu)造的函數(shù)求未給定函數(shù)值點的函數(shù)值

的方法，該方法所構(gòu)造的函數(shù)

不通過給定點

通過部分給定點

A:

通過全部給定點

B:

不能確定是否通過給定點

C:

答D:案：C

解析：插值法是一種通過給定數(shù)據(jù)點構(gòu)造函數(shù)，用該函數(shù)來求未給定函數(shù)值點的函數(shù)值的

方法。在插值法中，所構(gòu)造的函數(shù)會通過全部給定點。插值法的基本思想是通過已知數(shù)據(jù)

點之間的插值多項式來逼近未知函數(shù)的值。通過構(gòu)造一個滿足給定數(shù)據(jù)點的多項式函數(shù)，

可以通過該函數(shù)來求解未給定函數(shù)值點的函數(shù)值。常見的插值方法包括拉格朗日插值、牛

頓插值和埃爾米特插值等。這些方法都是通過構(gòu)造一個多項式函數(shù)，使得該函數(shù)通過給定

的數(shù)據(jù)點，從而實現(xiàn)對未知函數(shù)值的求解。在插值法中，所構(gòu)造的函數(shù)會通過全部給定

點，這意味著插值函數(shù)會完全經(jīng)過給定的數(shù)據(jù)點。這樣可以確保插值函數(shù)在已知數(shù)據(jù)點上

的函數(shù)值與給定數(shù)據(jù)點的函數(shù)值完全一致。

5、【單選題】一平面圖形關(guān)于一條不過原點的任意直線作對稱變換，用基本變換矩陣表示該

變換，需要用到的基本變換的個數(shù)為

2個

3個

A:

4個

B:

5個

C:

答D:案：D

6、【單選題】在以下要素中，是優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型的基本要素的是

設(shè)計變量

設(shè)計空間

A:

設(shè)計常量

B:

設(shè)計方案

C:

答D:案：A

解析：優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型有三個基本要素，它們是設(shè)計變量、目標(biāo)函數(shù)和約束條件。

7、【單選題】函數(shù)F（x）在D（下標(biāo)1）上具有連續(xù)二階導(dǎo)數(shù)，D是Dl內(nèi)部的一個凸集，則

F（x）為D上的凸函數(shù)的充分必要條件為：F（x）的Hessian矩陣

負定

半負定

A:

正定

B:

半正定

C:

答D:案：D

8、【單選題】采用Powell方法求解優(yōu)化問題，在求解過程中用到了

梯度方向和坐標(biāo)方向

坐標(biāo)方向和共軛方向

A:

梯度方向、坐標(biāo)方向和共軛方向

B:

答C:案：B

解析：采用Powell方法求解優(yōu)化問題，在求解過程中用到了坐標(biāo)方向和共軛方向。

9、【單選題】在求解有約束問題的方法中的外點罰函法所選擇的計算的初始點

必須在可行域內(nèi)

必須在可行域外

A:

在可行域內(nèi)、外都可以

B:

必須在約束邊界上

C:

答D:案：C

10、【單選題】在以下方法中，求解過程中需要利用函數(shù)的導(dǎo)數(shù)或偏導(dǎo)數(shù)構(gòu)造搜索方法的方

法為

Powell法

坐標(biāo)輪換法

A:

B:

單純形法

變尺度法

C:

答D:案：D

解析：變尺度法：一種擬牛頓法.指用尺度矩陣作為擬牛頓法中的對稱正定迭代矩陣的方

法。

11、【單選題】如圖示由三根彈簧組成的系統(tǒng)，共有3個節(jié)點，3個彈簧單元，每根彈簧的

剛度系數(shù)都為k，則總體剛度矩陣為

A:

B:

C:

答D:案：A

12、【單選題】采用平面三角形單元對一受外力作用的平板進行有限元分析，板所用的材料

各處相同位移模式為線性位移模式，則該種三角形單元為

常應(yīng)變單元，非常應(yīng)力單元

非常應(yīng)變單元，常應(yīng)力單元

A:

非常應(yīng)變單元，非常應(yīng)力單元

B:

常應(yīng)變單元，常應(yīng)力單元

C:

答D:案：D

13、【單選題】采用平面三角形單元對一結(jié)構(gòu)進行有限元分析，其中一單元的局部編碼1

（上標(biāo)e）、2（上標(biāo)e）、3（上標(biāo)e）對應(yīng)的總體編碼為2、5、8，則局部坐標(biāo)系下該單元

剛度矩陣的元素K（下標(biāo)52）應(yīng)放入總體剛度矩陣的

第4行第l5列

第5行第2列

A:

第10行第4列

B:

第l5行第4列

C:

答D:案：A

14、【單選題】在有限元分析時，如果外載荷不是作用在節(jié)點上，則需要進行非節(jié)點載荷處

理，對于平面三角形單元和桿單元的非節(jié)點載荷的處理

三角形單元簡化成固端梁，桿單元簡化成簡支梁

三角形單元簡化成簡支梁，桿單元簡化成固端梁

A:

三角形單元和桿單元都簡化成固端梁

B:

三角形單元和桿單元都簡化成簡支梁

C:

答D:案：B

15、【單選題】在進行有限元分析時，用單元對結(jié)構(gòu)進行離散，單元的數(shù)量的多少一般不取

決于

要求的精度

單元的尺寸

A:

單元的材料

B:

單元的自由度數(shù)

C:

答D:案：C

解析：在進行有限元分析時，用單元對結(jié)構(gòu)進行離散時，單元的數(shù)量的多少一般不取決于

單元的材料。有限元分析是一種數(shù)值計算方法，用于求解結(jié)構(gòu)的力學(xué)問題。在有限元分析

中，結(jié)構(gòu)被離散成許多小的單元，每個單元代表結(jié)構(gòu)中的一部分。通過對每個單元進行力

學(xué)分析，可以得到整個結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為。單元的數(shù)量的多少主要取決于以下幾個因素：1.

結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度：結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，需要更多的單元來準(zhǔn)確地描述結(jié)構(gòu)的幾何形狀和材料特

性。2.分析的精度要求：如果需要更高的分析精度，可能需要使用更多的單元來更準(zhǔn)確地

模擬結(jié)構(gòu)的行為。3.計算資源的限制：計算資源的限制可能會限制單元的數(shù)量。較大的結(jié)

構(gòu)可能需要更多的計算資源來處理更多的單元。單元的材料通常不會直接影響單元的數(shù)

量。單元的材料性質(zhì)主要用于計算單元的剛度矩陣，而單元的數(shù)量主要取決于結(jié)構(gòu)的幾何

形狀和分析的要求。當(dāng)然，在某些特殊情況下，材料的特性可能會影響單元的選擇和數(shù)

量，例如在考慮非線性材料行為或接觸問題時。但一般情況下，單元的數(shù)量主要由結(jié)構(gòu)的

幾何形狀和分析的要求決定。

16、【單選題】N（下標(biāo)0）為受試產(chǎn)品總數(shù)，△Nf（t）為時刻t到t+△t之間的時間間隔

內(nèi)產(chǎn)生的失效產(chǎn)品數(shù)，則為t到t+△t時間間隔內(nèi)的

累積失效頻率

A:

平均失效密度

平均失效率

B:

平均壽命

C:

答D:案：B

17、【單選題】對于標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，均值為μ，方差為σ，則

μ=0,σ=0

μ=0,σ=1

A:

μ=1,σ=0

B:

μ=1,σ=1

C:

答D:案：B

18、【單選題】許多電器元件的失效概率服從該種分布，它的失效率為常數(shù)，這種分布為

正態(tài)分布

威布爾分布

A:

指數(shù)分布

B:

對數(shù)正態(tài)分布

C:

答D:案：C

解析：指數(shù)分布是連續(xù)型隨機變量的連續(xù)型概率分布的一種,它主要應(yīng)用在隨機事件之間

發(fā)生的時間間隔的概率問題。

19、【單選題】根據(jù)強度應(yīng)力干涉理論，產(chǎn)品的強度和應(yīng)力均服從正態(tài)分布，則當(dāng)強度均值

小于應(yīng)力均值時，此時產(chǎn)品的平均安全系數(shù)

小于1

等于1

A:

大于1

B:

不確定

C:

答D:案：A

解析：根據(jù)強度應(yīng)力干涉理論，產(chǎn)品的強度和應(yīng)力均服從正態(tài)分布，則當(dāng)強度均值小于應(yīng)

力均值時，此時產(chǎn)品的平均安全系數(shù)小于1。

20、【單選題】由l2個零件組成的串聯(lián)系統(tǒng)，已知零件的可靠度為R（下標(biāo)i）（t），

i=1，2，…，n，則該系統(tǒng)的可靠度為

A:

B:

C:

答D:案：D

21、【多選題】CAD技術(shù)已成為一門綜合性應(yīng)用新技術(shù)，它涉及到許多基礎(chǔ)技術(shù)，以下技術(shù)

中屬于工程分析技術(shù)的是

有限元分析

優(yōu)化設(shè)計方法

A:

物理特性計算

B:

模擬仿真

C:

實體造型

D:

答E:案：ABCD

22、【多選題】以下軟件屬于CAD軟件中的系統(tǒng)軟件的是

操作系統(tǒng)

二維繪圖軟件

A:

網(wǎng)絡(luò)通信軟件

B:

數(shù)據(jù)庫管理軟件

C:

文檔制作軟件

D:

答E:案：ACD

23、【多選題】

A:

B:

C:

D:

答E:案：AB

24、【多選題】在有限元分析中，在以下列出的因素中，對于對稱結(jié)構(gòu)必須要求對稱的因素

有

結(jié)構(gòu)的幾何形狀

結(jié)構(gòu)的尺寸

A:

結(jié)構(gòu)所受載荷

B:

結(jié)構(gòu)所受約束

C:

結(jié)構(gòu)的材料

D:

答E:案：ABCDE

25、【多選題】在以下的可靠性指標(biāo)中，屬于概率指標(biāo)的有

R（t）

T

A:

F（t）

B:

λ（t）

C:

t（下標(biāo)r）

D:

答E:案：ABC

26、【問答題】簡述CAD系統(tǒng)中的主機系統(tǒng)和微型計算機系統(tǒng)的特點。

答案：（1）集中式主機系統(tǒng)：由一臺集中的大型機（或中型，小型機）與若干圖形終端

連接而成。優(yōu)點是有一個集中的數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理所有數(shù)據(jù)，缺點是由于所有軟件都存在主

機里，一且主機失誤，將影響用戶工作，另一方面，當(dāng)計算量過大時，系統(tǒng)響應(yīng)變慢、價

格高。（3分）（2）微型計算機系統(tǒng)。由個人計算機組成，計算能力和圖形處理能力差

一些，價格低，使用方便，也是目前比較流行的一種CAD形式。（3分）

27、【問答題】簡述CAD作業(yè)中對設(shè)計資料的處理方法。

答案：設(shè)計資料的處理方法有兩種：（1）程序化方法：即在應(yīng)用程序內(nèi)部對這些數(shù)表

及圖線進行處理或計算。具體處理方法有兩種：①將數(shù)表中的數(shù)據(jù)或線圖經(jīng)離散后存入

數(shù)組，用查表、插值等方法檢索所需數(shù)據(jù)②將數(shù)表或線圖擬合成公式，編入程序計算出

所需數(shù)據(jù)。（2）數(shù)據(jù)庫方法：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

行文件結(jié)構(gòu)化，存放在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)獨立于程序，但能為所有應(yīng)用程序提供服務(wù)。

28、【問答題】簡述梯度法的迭代步驟。

答案：

29、【問答題】有限元法的前處理主要包含哪些內(nèi)容?

答案：有限元法的前處理主要包括，設(shè)計人員利用CAD軟件對簡化的零件或結(jié)構(gòu)進行設(shè)

計后，在確定結(jié)構(gòu)中各零件的聯(lián)結(jié)方式的基礎(chǔ)上，前處理程序進行單元的自動分割生成網(wǎng)

格、單元和節(jié)點的自動優(yōu)化編碼，實現(xiàn)帶寬最小和各節(jié)點坐標(biāo)的確定等。還可以使用圖形

系統(tǒng)顯示單元分割情況，檢查單元分割的合理性。還可以實現(xiàn)在應(yīng)力集中內(nèi)局部自適應(yīng)網(wǎng)

格加密和有限元模型的尺寸優(yōu)化。

30、【問答題】簡述強度——應(yīng)力干涉理論。

答案：在可靠性設(shè)計中，強度r和應(yīng)力s都是隨機變量，因此，一個零件是否安全可靠就

以強度r大于應(yīng)力s的概率大小來判斷，即R（t）=P（r>s）≥[R]，[R]為設(shè)計要求的可

靠度。強度r和應(yīng)力s都有廣泛的含義：應(yīng)力指導(dǎo)致失效的任何因素，強度指限止失效

發(fā)生的任何因素。（2分）強度r和應(yīng)力s一般都各自服從某種分布，在應(yīng)力s大于強

度了的區(qū)域稱為干涉區(qū)，它表明了失效概率。

31、【問答題】

答案：

32、【問答題】如圖示的平板結(jié)構(gòu)，劃分了兩個三角形單元，單元的編號、節(jié)點的總碼、

局部碼和坐標(biāo)系、約束條件如圖示。在結(jié)構(gòu)的2—4邊中點作用力F的大小為l00N。結(jié)構(gòu)

在總體坐標(biāo)系下的總體剛度矩陣為

答案：

33、【問答題】一矩形窗口W左下角坐標(biāo)為（0，O），右上角坐標(biāo)（10，15），一視區(qū)V左

下角坐標(biāo)為（8，7），右上角坐標(biāo)為（14，13）。△ABC在窗口W下各點的坐標(biāo)為A（3，

3），B（8，5），C（6，12），將△ABC從窗口W下匹配到視區(qū)V下，試求△ABC在視區(qū)V中

各點的坐標(biāo)。

答案：

34、【問答題】用黃金分割法計算F（x）=x（2次方）-10x+24的極小值，初始區(qū)間為[2，

12]，計算兩輪。

答案：

35、【填空題】CAD技術(shù)是指人們在計算機軟硬件的輔助下，對產(chǎn)品或工程進行_____、分析

計算、修改和編寫技術(shù)文件以及顯示、輸出的一