2018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

0220020184

1、【單選題】機械產(chǎn)品的設(shè)計進程一般分為四個階段，以下列出的不是技術(shù)設(shè)計階段的內(nèi)容

的是

給出原理參數(shù)

給出設(shè)計技術(shù)文件

A:

給出總裝圖

B:

給出造型圖

C:

答D:案：A

2、【單選題】產(chǎn)品設(shè)計包括創(chuàng)意設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，以下軟件中主要用于結(jié)構(gòu)設(shè)計的軟件是

PhotoShop

CATIA

A:

3DSMAX

B:

CorelDraw

C:

答D:案：B

解析：CATIA是一種主要用于結(jié)構(gòu)設(shè)計的軟件。CATIA是由法國達索系統(tǒng)公司開發(fā)的一款

三維CAD/CAM/CAE軟件，它提供了廣泛的工具和功能，用于設(shè)計和分析產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、外

觀、功能等方面。CATIA可以幫助工程師進行產(chǎn)品的建模、裝配、仿真和優(yōu)化，以確保產(chǎn)

品的結(jié)構(gòu)強度、穩(wěn)定性和可靠性。因此，CATIA是一個非常適合進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的軟

件。

3、【單選題】以下設(shè)備中屬于CAD系統(tǒng)的輸入設(shè)備的是

圖形顯示器

打印機

A:

數(shù)字化儀

B:

U盤

C:

答D:案：C

解析：數(shù)字化儀是一種用于將實物物體或圖紙轉(zhuǎn)換為數(shù)字化數(shù)據(jù)的設(shè)備，它可以將實物物

體或圖紙上的點、線、曲面等幾何信息轉(zhuǎn)換為計算機可以識別和處理的數(shù)字化數(shù)據(jù)。數(shù)字

化儀通常用于CAD系統(tǒng)中，作為CAD系統(tǒng)的輸入設(shè)備之一。通過數(shù)字化儀，用戶可以將實

物物體或圖紙上的信息快速、準確地輸入到CAD系統(tǒng)中，以便進行后續(xù)的設(shè)計、編輯和分

析工作。因此，可以說數(shù)字化儀是CAD系統(tǒng)的輸入設(shè)備之一。

4、【單選題】對于CAD常用的數(shù)據(jù)處理方法：插值法和曲線擬合，以下說法正確的是

兩種方法構(gòu)造的曲線都嚴格通過給定的數(shù)據(jù)點

兩種方法構(gòu)造的曲線都不嚴格通過給定的數(shù)據(jù)點

A:

曲線擬合構(gòu)造的曲線嚴格通過給定的數(shù)據(jù)點

B:

插值法構(gòu)造的曲線嚴格通過給定的數(shù)據(jù)點

C:

答D:案：D

5、【單選題】對于齒輪的優(yōu)化設(shè)計，以下設(shè)計變量的選擇不合適的是

模數(shù)和齒數(shù)作為設(shè)計變量

齒數(shù)和分度園直徑作為設(shè)計變量

A:

模數(shù)和分度園直徑作為設(shè)計變量

B:

模數(shù)、齒數(shù)和分度園直徑作為設(shè)計變量

C:

答D:案：D

6、【單選題】

平凡點

鞍點

A:

極小值點

B:

極大值點

C:

答D:案：C

7、【單選題】Powell法是以共軛方向作為搜索方向的算法，該種算法的收斂性為：

—次

二次

A:

三次

B:

四次

C:

答D:案：B

8、【單選題】以下方法中為求解有約束問題的間接方法的是

罰函數(shù)法

復(fù)合形法

A:

簡約梯度法

B:

牛頓法

C:

D:

答案：A

解析：罰函數(shù)法是一種常用的間接方法來求解有約束問題。在罰函數(shù)法中，將原始的有約

束問題轉(zhuǎn)化為無約束問題，通過引入罰函數(shù)來懲罰違反約束條件的解。罰函數(shù)法的基本思

想是在目標函數(shù)中加入一個罰項，使得違反約束條件的解在目標函數(shù)中有較大的值，從而

使得優(yōu)化算法更傾向于找到滿足約束條件的解。具體而言，罰函數(shù)法通過將約束條件轉(zhuǎn)化

為罰項，將原始的有約束問題轉(zhuǎn)化為無約束問題。常見的罰函數(shù)包括線性罰函數(shù)、二次罰

函數(shù)和對數(shù)罰函數(shù)等。通過調(diào)整罰函數(shù)的參數(shù)，可以控制罰項的大小，從而平衡目標函數(shù)

和約束條件之間的關(guān)系。罰函數(shù)法的優(yōu)點是可以將有約束問題轉(zhuǎn)化為無約束問題，利用現(xiàn)

有的無約束優(yōu)化算法進行求解。然而，罰函數(shù)法也存在一些缺點，如對罰函數(shù)參數(shù)的選擇

敏感、可能導(dǎo)致局部最優(yōu)解等。因此，在使用罰函數(shù)法求解有約束問題時，需要仔細選擇

罰函數(shù)和調(diào)整罰函數(shù)參數(shù)，以獲得較好的求解結(jié)果。

9、【單選題】一維桿單元的單元剛度矩陣為

2x2階矩陣

3x3階矩陣

A:

4x4階矩陣

B:

5x5階矩陣

C:

答D:案：A

解析：一維桿單元的單元剛度矩陣為2x2階矩陣。

10、【單選題】三角形單元的應(yīng)變矩陣與以下因素有關(guān)的是

單元材料的彈性模量

單元的幾何性質(zhì)

A:

單元材料的泊松比

B:

單元的受力情況

C:

答D:案：B

解析：三角形單元的應(yīng)變矩陣與單元的幾何性質(zhì)有關(guān)。在有限元分析中，三角形單元是常

用的離散化單元，用于將連續(xù)的物體或結(jié)構(gòu)離散為有限個小單元，以便進行數(shù)值計算。三

角形單元的應(yīng)變矩陣描述了單元內(nèi)部的應(yīng)變分布情況，它是由單元的幾何性質(zhì)決定的。具

體而言，三角形單元的應(yīng)變矩陣與單元的節(jié)點坐標、單元的面積以及單元的形狀函數(shù)有

關(guān)。形狀函數(shù)是描述單元內(nèi)部的位移分布情況的函數(shù)，它是由單元的幾何性質(zhì)決定的。形

狀函數(shù)與單元的節(jié)點坐標和單元的形狀有關(guān)。通過形狀函數(shù)，可以計算出單元內(nèi)部各個點

的位移分量，從而得到應(yīng)變分布情況。因此，三角形單元的應(yīng)變矩陣與單元的幾何性質(zhì)密

切相關(guān)，準確描述了單元內(nèi)部的應(yīng)變分布情況。在有限元分析中，準確的應(yīng)變矩陣是計算

應(yīng)力和變形等物理量的基礎(chǔ)，對于分析和設(shè)計具有重要意義。

11、【單選題】引入支承條件后，整體剛度矩陣不是一個

稀疏矩陣

帶狀矩陣

A:

奇異矩陣

B:

對稱矩陣

C:

答D:案：C

解析：引入支承條件后，整體剛度矩陣通常會變?yōu)橐粋€奇異矩陣。在有限元分析中，支承

條件用于模擬結(jié)構(gòu)的邊界條件，限制結(jié)構(gòu)的自由度。這些支承條件可以是固定支承、彈簧

支承、滑動支承等。當(dāng)引入支承條件后，整體剛度矩陣的某些行或列會被修改，以反映支

承條件對結(jié)構(gòu)的影響。這些修改可能導(dǎo)致整體剛度矩陣的某些行或列變?yōu)槿?，從而使?/p>

體剛度矩陣成為一個奇異矩陣。奇異矩陣是指行列式為零的矩陣，它表示矩陣的某些行或

列之間存在線性相關(guān)性。在有限元分析中，奇異矩陣會導(dǎo)致求解線性方程組時出現(xiàn)問題，

例如無法求解唯一解或求解結(jié)果不準確等。為了解決奇異矩陣帶來的問題，通常需要進行

奇異值分解、正則化或使用其他技術(shù)來處理。此外，還可以通過調(diào)整支承條件或使用其他

數(shù)值方法來避免整體剛度矩陣成為奇異矩陣。

12、【單選題】平面四節(jié)點矩形單元的位移函數(shù)為雙線性函數(shù)，則其位移模式中的待定系數(shù)

的個數(shù)為

2個

4個

A:

6個

B:

8個

C:

答D:案：D

13、【單選題】以下分布函數(shù)是用來描述離散型隨機變量分布的分布函數(shù)為

泊松分布

威布爾分布

A:

指數(shù)分布

B:

正態(tài)分布

C:

答D:案：A

解析：泊松分布的分布函數(shù)是一種統(tǒng)計與概率學(xué)里常見到的離散概率分布，由法國數(shù)學(xué)家

西莫恩·德尼·泊松在1838年時發(fā)表。

14、【單選題】零件的強度和應(yīng)力均服從正態(tài)分

布,則計算可靠度系數(shù)μ的聯(lián)

接方程為

A:

B:

C:

答D:案：B

15、【單選題】對串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)都可以提高其可靠度的方法為

增加系統(tǒng)組成元件的數(shù)目

減少系統(tǒng)組成元件的數(shù)目

A:

提高元件的可靠度

B:

增大元件的失效率

C:

答D:案：C

解析：對串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)都可以提高其可靠度的方法為提高元件的可靠度。

16、【單選題】對于串聯(lián)系統(tǒng)，系統(tǒng)的可靠度為Rs（t），各子系統(tǒng)的可靠度相同，為R

（t），按等同原則分配可靠度，子系統(tǒng)的可靠度為

A:

B:

C:

答D:案：D

17、【多選題】以下變換矩陣為二維圖形基本變換矩陣的是

A:

B:

C:

D:

答E:案：ABCDE

18、【多選題】對于0.618法，以下說法正確的是

每次迭代其區(qū)間縮短率相等

每次迭代其區(qū)間縮短率不相等

A:

計算過程中需要用到目標函數(shù)的導(dǎo)數(shù)

B:

迭代計算簡單，應(yīng)用方便

C:

計算過程中不需要用到目標函數(shù)的導(dǎo)數(shù)

D:

答E:案：ADE

19、【多選題】對于三角形單元，單元的剛度矩陣與以下因素有關(guān)的是

單元的幾何形狀

單元的大小

A:

單元的材料

B:

單元的位移模式

C:

D:

單元的受力

答E:案：ABCD

20、【多選題】以下的可靠性特征童中是可靠性特征量中最基本的特征量的是

可靠度R(t)

失效率λ(t)

A:

失效概率F(t)

B:

可靠壽命t(R)

C:

失效概率密度f(t)

D:

答E:案：ABCE

21、【問答題】在處理設(shè)計問題時，可將思維過程分為分析、綜合、_________和決策四個

部分。

答案：評價

22、【問答題】CAD系統(tǒng)按照其運行方式分為交互式系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)、________系統(tǒng)和智

能型系統(tǒng)。

答案：檢索型

23、【問答題】根據(jù)約束的性質(zhì)不同,約束分為邊界約束和________約束。

答案：性能

24、【問答題】若有兩個n維向量s1和s2滿足________的關(guān)系時，則稱向量s1和s2對

于n×n階實對稱正定矩陣A共軛。

答案：

25、【問答題】對于彈性力學(xué)問題,根據(jù)基本未知量的選法不同，有三種不同的解題方法，

即位移法，應(yīng)力法和________.

答案：混合法

26、【問答題】單元位移模式必須在單元內(nèi)連續(xù)，并且兩相鄰單元間的位移必須________。

答案：協(xié)調(diào)

27、【問答題】失效率曲線反映了產(chǎn)品整個壽命期的失效率情況，分為三個階段，即早期失

效期、偶然失效期和________失效期。

答案：損耗

28、【問答題】當(dāng)應(yīng)力和強度均服從正態(tài)分布，且應(yīng)力和強度的均值相等，即μs=μr，此

時失效概率為F=_____________.

答案：50%

29、【問答題】29簡述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容。

答案：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是要建立數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，即數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化，包括數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和數(shù)

據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)。（3分）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容：①數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系，即數(shù)據(jù)的邏

輯結(jié)構(gòu)。（1分）②數(shù)據(jù)元素及其關(guān)系在計算機存儲器中的存儲方式，即數(shù)據(jù)的存儲結(jié)

構(gòu)，也稱為數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)。（1分）

30、【問答題】目標函數(shù)F（x）受制于約束條件

寫出梯度形式的庫恩_塔克條

件,并說明其幾何意義。

答案：

31、【問答題】簡要解釋彈性力學(xué)中的三個主要物理量:載荷、應(yīng)力和應(yīng)變的意義。

答案：載荷：外界作用在彈性體上的力，也稱為外力，包括體力、面力和集中力。（2

分）應(yīng)力：彈性體受載荷作用時，內(nèi)部將產(chǎn)生內(nèi)力，彈性體某個載面單位面積上的內(nèi)力稱

為應(yīng)力，反映了內(nèi)力在界面上的分布密度。（2分）應(yīng)變：彈性體在外力作用下將產(chǎn)生變

形，微分體各棱邊的長度和夾角將發(fā)生相應(yīng)變化，各棱邊單位長度的伸縮量稱為正應(yīng)變，

各棱邊之間夾角的改變稱為切應(yīng)變。<>（2分）

32、【問答題】簡述可靠性在工程領(lǐng)域的主要應(yīng)用。

答案：可靠性在工程領(lǐng)域中的主要應(yīng)用有三個方面：①可靠性設(shè)計：包括設(shè)計方案的分

析，對比與評價，必要時也包括可靠性試驗，生產(chǎn)制造中的質(zhì)量控制設(shè)計及使用維修規(guī)程

的設(shè)計等。（2分）②可靠性分析：主要指失效分析，也包括必要的可靠性試驗和故障分

析。（2分）③可靠性數(shù)學(xué)：這是數(shù)理統(tǒng)計方法在開展可靠性工作中發(fā)展起來的一個數(shù)學(xué)

分支。<>（2分）

33、【問答題】用梯度法求目標函數(shù)

的最小值。初始點