2016现代设计方法复习资料(题+答案)

现代设计方法复习题

一、选择题

1．在CAD 使用中，为了方便定义图形通常采用不同坐标系，在以下坐标系中，坐标系的

定义域是连续且无界的是 【A 】

A.世界坐标系

B.显示器坐标系

C.规格化设备坐标系

D.绘图仪坐标系

2．CAD 系统中不是按其存储内容的特征划分的几何模型 【 D 】

A.线框几何模型

B.表面几何模型

C.实体几何模型

D.曲面几何模型

3．在单峰搜索区间[x1, x3](x1

x2>x4，并且函数F(x4)>F(x2)，则取新区间为 【 D 】

A. [x1, x4]

B. [x2, x3]

C. [x1, x2]

D. [x4, x3]

4. 函数F(X)为在区间［10，30］内有极小值的单峰函数，进行一维搜索时，取两点15和

20，若F(15)

A ．［15，20］

B ．［10，20］

C ．［20，30］

D ．［15，30］

5. 一个多元函数F(x )在点x *附近偏导数连续，则该点为极小点的充分条件是 【 B 】

A.0*)(=?x F

B.0*)(=?x F ，H(x *)正定

C. H(x *)＝0

D.0*)(=?x F ，H(x *)负定

6. 求解无约束优化问题的算法不包括 【 D 】

A ．梯度法

B ．鲍威尔法

C ．变尺度法

D ．罚函数法

7. 梯度法与变尺度法所具有的收敛性分别为 【C 】

A ．一次收敛性．一次收敛性

B ．二次收敛性．二次收敛性

C ．一次收敛性．二次收敛性

D ．二次收敛性．一次收敛性

8. 函数222),(13

23121+-+=x x x x x F 在点T x }1,1{=处的梯度是 【A 】 A.T }3,4{ B.T }1,8{ C.T }12,1{ D.T }12,4{

9.设F(X)为区间(0,3)上的单峰函数，且F(1)=2、F(2)=2.5，则可将搜索区间(0,3)缩小为

【A 】

A ．(0,2)

B ．(1,2)

C ．(2,3)

D ．(1, 3)

10. 以下因素对有限元分析的结果的精度没有影响的是 【C 】

A.单元的尺寸

B.单元的类型

C.计算机的速度

D.计算机位数

11．关对于 n 维正定二次函数，沿一组共轭方向依次作一维搜索，当达到极值点时，最多

需要搜索 【 B 】

A ．n ＋1 次

B ．n 次

C ．n －1次

D ．2n 次

12．设试验数为N 0，累积失效数为N f (t)，仍正常工作数N s (t)，则存活频率是指 【B 】

A ．0)

(N t N f B ．0)(N t N s C ．)()(t N t N f s D ．)

()(t N t N s f 13．世界坐标系、设备坐标系、规格化坐标系的转换关系是 【C 】

A ．WC→DC→NDC

B ．NDC→DC→WC

C ．WC→NDC→DC

D ．DC→WC→NDC

14．设X =(X 1, X 2,…, X n )，R n 为维欧氏空间，则下述正确的是 【A 】

A ．设计空间是 n 维欧氏空间R n

B ．设计空间是 n 维欧氏空间R n 中落在可行域内的部分

C ．设计变量在具体设计问题中的迭代值是唯一的

D ．设计变量是指设计对象中用到的所有变量

15．平面问题的弹性矩阵与材料的 【D 】

A.弹性模量有关，泊松比无关

B.弹性模量无关，泊松比有关

C.弹性模量和泊松比都无关

D.弹性模量和泊松比都有关

16．标准正态分布是定义为 【C 】

A.μ＝1，σ＝0.5的正态分布

B.μ＝1，σ＝1的正态分布

C.μ＝0，σ＝1的正态分布

D.μ＝0.5，σ＝1的正态分布

17．设计体积450cm 3的圆柱形包装盒，按用料最省的原则要确定其高度H 和直径D ，其设计变量是 【B 】

A.重量

B.直径

C.面积

D.体积

18．已知变换矩阵????

??????=100020001T ，则图形将在 【B 】 A ．X 方向放大2倍 B ．Y 方向放大2倍

C ．X 方向平移2

D ．Y 方向平移2

19. 参数化绘图在定义图形时关键是利用了图形的 【 A 】

A ．相似性

B ．多样性

C ．个别性

D ．特殊性

20．N 台具有相同可靠度为R 的设备组成系统，恰好有r 台设备失效时系统的可靠度为 【C 】

A ．RS ＝∑=--r i r r n r n R R C

)1( B ．RS ＝∑=--n i r r n r n R R C 0)1( C ．RS ＝r r n r

n R R C )1(-- D ．RS ＝∑=---r

i r r n r n R R C 0)1(1

21．三维几何造型是CAD 的一种 【A 】

A.图形处理技术

B.工程分析技术

C.文档处理技术

D.软件设计技术

22．下列设备不属于CAD 作业输出设备的，有 【D 】

A ．打印机

B ．绘图仪

C ．显示器

D ．光笔

23．三维图形变换矩阵?????

???????=s n m l r j i h q f e d p c b a T 中，[l m n ]表示产生 【D 】 A ．比例变换 B ．对称变换 C ．错切变换 D ．平移变换

24．对于一个无约束优化问题，若其一阶、二阶偏导数易计算，且计算变量不多(n≤20)，宜选用的优化方法是 【A 】

A.拟牛顿法

B.变尺度法

C.0.618法

D.二次插值法

25．在单峰搜索区间[x 1, x 3](x 1

A. [x1, x4]

B. [x2, x3]

C. [x1, x2]

D. [x4, x3]

26. 一个多元函数F(X)在点x*附近偏导数连续，则该点为极大点的充分条件是【D 】

A.0*)(=?x F

B.0*)(=?x F ，H(x*)正定

C.H(x*)＝0

D.0*)(=?x F ，H(x*)负定

27. 下列特性中，梯度法不具有的是 【 A 】

A.二次收敛性

B.要计算一阶偏导数

C.对初始点的要求不高

D.只利用目标函数的一阶偏导数值构成搜索方向

28. 函数222),(13

23121+-+=x x x x x F 在点T x }1,1{=处的梯度是 【A 】 A.T }6,1{ B.T }1,6{ C.T }12,1{ D.T }4,1{

29. 正态分布中的标准差是 【B 】

A. 表征随机变量分布的集中趋势

B. 表征随机变量分布的离散程度

C.决定正态分布曲线的位置

D.影响正态分布曲线的对称性

30.用有限元方法求解问题获得的解属于 【 A 】

A.近似解

B.精确解

C.解析解

D.半解析解

31．若知某产品的失效密度f(t)，则其平均寿命T 可表为 【D 】

A.?t dt t f 0)(

B.?∞t dt t f )(

C.?∞t dt t f t f )()(

D.?∞0

)(dt t tf 32．对于 n 维正定二次函数，沿一组共轭方向依次作一维搜索，当达到极值点时，最多需要搜索 【B 】

A ． n ＋1 次

B ．n 次

C ．n －1次

D ．2n 次

33．以下因素对有限元分析的结果的精度没有影响的是 【C 】

A.单元的尺寸

B.单元的类型

C.计算机的速度

D.计算机位数

34．某多元函数值在X (k)点满足?F(X (k))＝0，则X (k) 为 【 C 】

A ．鞍点

B ．极大值点

C ．极小值点

D ．无法判断

35．求f(x 1,x 2)＝2x 12-8x 1+2x 22-4x 2+20的极值及极值点。 【B 】

A. x*=[1，1]T 12

B.

x*=[2，1]T 10 C. x*=[2，2]T 12 D. x*=[1，0]T 14 36．若在CAD 系统中，固定窗口参数，同时缩小视区高度和宽度，则视图内图形 【B 】

A.比例增大

B.比例缩小

C.左右移动

D.上下移动

37．某产品的寿命服从指数分布，若知其失效率λ＝0.002，则该产品的平均寿 【C 】

A.200

B.1000

C.500

D.2000 T=1/λ

38．由三个相同的元件组成的并联系统，系统正常工作的条件是至少有两个元件处于正常工作状态，每个元件的可靠度为R=0.9，则系统的可靠度为 【A 】

A.0.972

B.0.99

C.0.999

D.0.9997

39．按照强度－应力(r -s)干涉理论)(22s

r s r u σσμμ+-=，不能提高零件可靠度的措施为 【B 】

A ．减少零件应力的标准差

B ．增大材料强度的标准差

B ． 减少材料强度的标准差 D ．降低零件应力的均值

40. 参数化绘图在定义图形时关键是利用了图形的 【A 】

A ．相似性

B ．多样性

C ．个别性

D ．特殊性

二、填空题

1. 窗口是定义在 世界/用户 坐标系中的矩形区域。

2. 约束条件可分为边界约束和 性能约束 两类。

3. 当有两个设计变量时，目标函数与设计变量之间的关系是三维空间中的一个曲面。

4. 设F(X)是区间[a,b]上的单峰函数，a1、a2(a1＜a2)该区间的内点，且有F(a1)>F(a2)，则可将区间缩小为 [a,a2] 。

5. 有限元法在工程应用中主要解决的三类问题的是平衡或稳态问题 ，特征值问题, 瞬态问题。

6. 优化设计问题数学模型的三要素是目标函数、设计变量和约束条件。 7．窗口是定义在用户坐标系中确定显示内容 的矩形区域。

8．可靠度是对产品可靠性的 概率 度量。

9. 某产品的寿命T 服从指数分布，且平均寿命T ＝100小时，则T 的概率密度函数为

100100

1)(t e t f -= 。 10. 最优化问题，按是否包含有约束条件分右分为 无约束优化问题和约束优化问题 。

11. 可靠性设计的内容包括可靠性预测、 可靠性分配。

12. 在单峰搜索区间[a,b]内，任取两个试算点a1，a2(a1

13. 常用的一维最优化方法有黄金分割法和 二次插值法 。

14. 正态分布曲线与横坐标轴间围成的总面积恒等于 1 。

15. 偏导数、方向导数都是研究某点沿给定方向的 变化率 。

16．负梯度方向 是函数下降最快的方向呢。

17．单元刚度矩阵具有对称性、 分块 性和奇异性。

18. 约束条件的作用是 对设计变量的取值加以限制 。 三、简答题

1．请简述下降迭代算法构成的基本步骤。

答：1）给定一个初始点X (0)和收敛精度ε(2分)

2）选取一个搜索方向S (k) (2分)

3）确定步长因子a k ，按)0()0()1(S X X α+=得到新的迭代点(3分)

4）收敛判断：若X (k+1)满足收敛精度，则以X (k+1)作为最优点，终止计算；否则，以X(k+1)作为新的起点，转2）进行下一轮迭代。(3分)

2. 什么是可靠度？系统的可靠性预测和可靠性分配有何不同?

答：1）可靠度是产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。（4分）

2）系统的可靠性预测和可靠性分配的区别：系统的可靠性预测是按系统的组成形式，根据已知的单元和子系统的可靠度计算求得的；（3分）系统的可靠性分配是将已知系统的可靠性指标合理地分配到其组成的各子系统和单元上去，从而求出各单元应具有的可靠度。（3分）

3. 设计数据处理的常用方法有那些？

答：通常对设计数据处理的方法有以下两种：（1）将设计数据转变为程序，即程序化。采取编程的方法对数表及图线进行处理，通常不外乎两种方法：第一，采用数组存储在程序中，用查表、插值的方法检索所需数据（5分）；第二，拟合成公式编入程序，由计

算获得所需数据；(2)利用数据库管理设计数据。将数表中的数据或线图经离散化后的数据按规定的格式存放在数据库中，由数据库自身进行管理，独立于应用程序，因此，可以被应用程序所共享。（5分）

4. 请简述现代CAD 技术研究的内容。

答：1)研究现代设计理论与方法(3分)

2）研究与设计工具相关的技术(3分)

①协同设计环境的支持技术，

②协同设计的管理技术。

3）研究与设计环境相关的技术(4分)

①产品数字化定义及建模技术，

②基于PDM 的产品数据管理与工作流（过程）管理技术，

③发展集成的CAx 和DFx 工具。

5. 优化设计的数学模型由哪三部分组成？建立优化设计的数学模型的基本步骤是什么？

答：（1）优化设计的数学模型由设计变量、目标函数和约束条件组成。(4分)

（2）建立优化设计的数学模型的基本步骤是：(6分)

1）识别要确定的未知变量（设计或决策），并用代数符号表示它们；

2）识别目标或判别标准，并将其表示为要最大化或最小化的函数；

3）识别问题的约束或限制，并将它们表示未知变量的线性或非线性的等式或不等式组。

6. 下降迭代算法的收敛准则有哪些？

答：下降迭代算法的收敛准则有：

(1)点距准则：相邻两迭代点的距离来判断；

(2)值差准则：相邻两迭代点的函数值之差来判断；

(3)梯度准则：梯度的模长判断。

四、计算题

1、试用进退法确定函数96)(2+-=x x x f 的一维优化初始区间[]b a ,，给定初始点10=x ，初始步长1=h 。（15分）

解： 101==x x ，4)(11==x f f （3分）

21102=+=+=h x x ，1)(22==x f f

比较21,f f ，由于21f f >，作前进计算：

321203=+=+=h x x ， 0)(33==x f f （3分）

比较32,f f ，由于32f f >，再作前进计算： （2分）

221==x x ， 12

1==f f 332==x x ， 032==f f （3分）

541403=+=+=h x x ，4)(33==x f f

由于32f f <，可知初始区间已经找到，即[][]5,2,=b a 。 （3分）

2、用梯度法求解无约束优化问题：（15分）

1244)(m in 222121+-+-=x x x x X f ，取初始点[]T X 1,1)0(=，计算精度1.0=ε。

解：求：??????--=?4242)(21x x X f ，??

????--=?22)()0(X f （2分） 令：??

????=-?=22)()0()0(X f S （2分） 则：??

????++=??????+??????=+=αααα21212211)0()0()1(S X X （3分） ()())(12214)21(214)21()(22)1(αφ=++-+++-+=a a a a X f （2分）

令0)(='αφ，可得5.0=α，??

????=22)1(X ，4)()1(=X f (3分) 因：0)()1(=?X f ，可得此问题的最优解：??

????=22*X ，4)(*=X f 。 (2分)

3. 已知某型号继电器的寿命服从正态分布N (4×106，1012)，求该型号继电器工作至5×106次时的可靠性R(5×106)、失效率λ(5×106)及可靠水平r =0.9时的可靠寿命t (0.9)。（查表 )1(Φ＝0.8413，)4(Φ≈1，)1.0(1-Φ＝-1.282，)2.0(1-Φ＝-0.845，

)2(Φ＝0.97725, φ(1)＝0.2420，φ(2)＝0.05399 ）

（10分） 解：已知6104?=μ 610=σ

由公式得

1587.08413.01)]1(1[)

4(1)]10104105(1[)10104(1)()(

1)105(6666

66=-=Φ-Φ=?-?Φ-?ΦΦ-Φ-?＝＝σμσμt R (3分) 次/1052.110)8413.01(2420.0)1(110)1()10104105(110)10104105()(1)()105(6666

6666661

6----?≈?-=Φ-?=?-?Φ-??-?=-Φ--=?φφσμσσμφλt t (3分) )

(10718.2)282.1(10104)1.0(10104]9.0)4(1[10104]9.0)10104(1[10104]

)(1[)9.0(6661661666

6

1661次?=-?+?=Φ+?=?Φ-Φ+?=??Φ-Φ+?=Φ-Φ+=----r t σ

μσμ(4分)

4. 设由三个单元组成的串联系统，其预计失效率分别为：h /002.01=λ，h /001.02=λ，h /004.03=λ，该系统的任务时间为h 20，系统规定的可靠度为

95.0，试求按相对失效率比的分配方法分配各单元的可靠度。

（10分） 解：根据预计单元的失效率确定加权系数：

2857.0007

.0002.0004.0001.0002.0002.01==++=ω （1分） 分配第一个单元的允许失效率：

由95.0)20ex p()20(**=?-=S S R λ，可得00257.0*=S λ （1分）

000734.02857.000257.01**1=?==ωλλS （1分）

相应分配给第一个单元的可靠度为：98543.0)20ex p()20(*1*1=?-=λR 。（1分）

相应分配第二个单元的可靠度：

14286.0007

.0001.02==ω，000367.02**

2==ωλλS ， （2分） 99269.0)20ex p()20(*

2*2=?-=λR （1分）

相应分配第三个单元的可靠度：

57143.0007

.0004.03==ω，001469.03**

3==ωλλS ， （2分） 97105.0)20ex p()20(*

3*3=?-=λR （1分）

5. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）（15分）

42)(m in 2+=x x f ，给定[][]2,1,-=b a ，取1.0=ε。

解：第一次缩小区间

043.4,146.03382.0111==?+-=f x

459.5,854.03618.0122==?+-=f x (3分)

由于21f f <，故新区间[][][]854.0,1,,2-==x a b a

因为1.0854.1>=-a b ，所以应继续缩小区间。 （2分）

第二次缩小区间

令043.4,146.01212====f f x x

171.4,292.0854.1382.0111=-=?+-=f x （3分）

由于21f f >，故新区间[][][]854.0,292.0,,1-==b x b a （1分）

因为1.0146.1>=-a b ，所以应继续缩小区间。

第三次缩小区间

令043.4,146.02121====f f x x

346.4,416.0)292.0854.0(618.0292.022==+?+-=f x （3分）

由于21f f <，故新区间[][]416.0,292.0,2-=x a （2分）

因为1.0708.0>=-a b ，所以应继续缩小区间。

6. 用梯度法求解

42)(m in 22221+-+=x x x X f ，[]T X 1,1)0(=，1.0=ε 。（15分）

解：求：??????-=?222)(21x x X f ，??

????=?02)()0(X f （3分） 令：??

????-=-?=02)()0()0(X f S （2分） 则：??????-=????

??-+???

???=+=1210211)0()0()1(αααS X X （3分） )(4141)21()(22)1(αφα=+?-+-=X f （2分）

令0)(='αφ，可得5.0=α，??

?

???=10)1(X ，3)()1(=X f (2分) 因：0)()1(=?X f ，可得此问题的最优解：??

????=10*X ，3)(*=X f 。 (2分) 7. 已知某一发动机零件所承受的应力服从正态分布，其均值MPa 3000=σ

μ，标准差Mpa S 350=σ；强度也服从正态分布。其均值MPa 8000=δ

μ，标准差MPa S 720=δ。求此时零件的可靠度是多少? （10分）

解:因为安全系数 67.23000

8000===σδμμη （3分） 故在此安全系数下零件的可靠度为： 25.67203503000

80002222=+-=+-=σδδδμμS S u （4分）

根据25.6=Z 及标准正态积分表，可查出可靠度R=0.9999999。 （3分）

8. 有一批钢轴，规定钢轴直径不超过1.5cm 就是合格品，已知钢轴直径尺寸X 服从N(1.49，0.0052)。（查正态分布表得 )2(Φ＝0.97725，)1(Φ＝0.8413，

φ（1）＝0.2420，φ（2）＝0.05399，64485.1)05.0(1＝-Φ，

74485.1)04.0(1＝-Φ）（10分）试判断这批钢轴的废品率是多少？

1) 如果要保持有95％的合格率，那么应该规定钢轴直径的合格尺寸是多少？

解：1）已知005.049.1＝，＝

σμ 02275.0)2(1)005

.049.15.1(1)5.1(1)5.1(=Φ-=-Φ-=≤-=>X P X P （4分） 因此，该批钢轴的废品率是0.02275。

2) 设规定钢轴直径的合格尺寸是X ，则有95.0)(=≤x X P

即 95.0)005.049

.1005.049

.1(=-≤-x X P

（2分） 从而 )()(95.095.0u u z P Φ=≤

（2分） 其中 005.049

.195.0-=x u 由正态分布表查得64485

.195.0=u 代入可得：cm x 498.1005.064485.149.1≈?+=

（2分） 因此，规定钢轴直径的合格尺寸是1.498cm 。

现代设计方法复习题1

单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的 序号填在题干的括号内。) 1. f(x)在区间［x 1,x 3］上为单峰函数，x 2为区间中的一点，x 4为利用二次插值法求得的近似极值点，若x 4-x 2＜0,且f(x 4)≥f(x 2)，则新的搜索区间为( D ) A. ［x 1,x 4］ B. ［x 2,x 3］ C. ［x 1,x 2］ D.［x 4,x 3］ 2.对于平面桁架中的杆单元，每个节点在整体坐标系中的位移分量个数为（B ） A1 B2 C3 D4 3.应用四节点等参数单元时，由整体坐标系到自然坐标系单元的映射关系是（C ） A 任意四边形→任意四边形 B 正方形→任意四边形 C 任意四边形→正方形 D 正方形→正方形 4.在任何一个单元内（ D ） A 只有节点符合位移模式 B 只有边界点符合位移模式 C 只有边界点和节点符合位移模式 D 单元内任意点均符合位移模式 4.若强度r 的概率密度函数为f r (r)=λr e r r -λ,则知其分布为（ C ） A 正态分布 B 对数正态分布 C 指数分布 D 威布尔分布 6.标准正态分布的均值和标准离差为（ D ） A μ=1,σ=0 B μ=1,σ=1 C μ=0,σ=0 D μ=0,σ=1 7.若组成系统的诸零件的失效相互独立，但只有某一个零件处于工作状态，当它出现故障后，其它处于待 命状态的零件立即转入工作状态。这种系统称为（ C ） A 串联系统 B 工作冗余系统 C 非工作冗余系统 Dr/n 表决系统 8已知方程组5611327121 2x x x x +=+=??? ()()12，用高斯消元法对式(2)进行向前消元一步运算后，结果为（ C ） A. -=245652x B. x x 122373+= C.-=85252x D. -=-243343 2x 9.Powell 修正算法是一种（ D ） A 一维搜索方法 B 处理约束问题的优化方法 C 利用梯度的无约束优化方法 D 不利用梯度的无约束优化方法 10.某产品的寿命服从指数分布，若知其失效率λ=0.002，则该产品的平均寿命为（C ） A.200 B.1000 C.500 D.2000 11.下列优化方法中，不需计算迭代点一阶导数和二阶导数的是（ B ） A 可行方向法 B 复合形法 C DFP 法 D BFGS 法 11.表示机电设备的一般失效曲线(浴盆曲线)中，偶然失效期的失效密度f(t)服从（ B ）

现代设计方法

考试科目:《现代设计方法》 （总分100分） 时间：90分钟 __________学习中心（教学点） 批次： 层次： 专业： 学号： 身份证号： 姓名： 得分： 一、单项选择题（每小题1.5分，共27分） 1.试判别矩阵1111???? ? ?，它是（ ） A 、单位矩阵 B 、正定矩阵 C 、负定矩阵 D 、不定矩阵 2.约束极值点的库恩——塔克条件为：-?=?=∑F X g X i i q i ()()* * λ1 ，当约束函数是g i (X)≤0和 λi >0时，则q 应为（ ） A 、等式约束数目 B 、不等式约束数目 C 、起作用的等式约束数目 D 、起作用的不等式约束数目 3.在图示极小化的约束优化问题中，最优点为（ ） A 、A B 、B C 、C D 、D 4.下列优化方法中，不需计算迭代点一阶导数和二阶导数的是（ ） A 、可行方向法 B 、复合形法 C 、DFP 法 D 、BFGS 法 5.内点罚函数Φ(X,r (k))=F(X)-r (k) 1 01g X g X u u u m () ,(())≤=∑，在其无约束极值点X ·(r (k))逼近原 目标函数的约束最优点时，惩罚项中（ ） A 、r (k)趋向零， 11 g X u u m ()=∑ 不趋向零 B 、r (k) 趋向零，11g X u u m ()=∑ 趋向零 C 、r (k)不趋向零， 11 g X u u m ()=∑ 趋向零 D 、④r (k) 不趋向零，11g X u u m ()=∑ 不趋向零 6.0.618法在迭代运算的过程中，区间的缩短率是（ ）

A 、不变的 B 、任意变化的 C 、逐渐变大 D 、逐渐变小 7.对于目标函数F(X)受约束于g u (X)≥0(u=1,2,…，m)的最优化设计问题，外点法惩罚函数的表 达式是（ ） A 、Φ(X,M (k) )=F(X)+M (k) {max[(),]},() g X M u u m k 01 2=∑为递增正数序列 B 、Φ(X,M (k))=F(X)+M (k){max[(),]},() g X M u u m k 01 2 =∑为递减正数序列 C 、Φ(X,M (k))=F(X)+M (k) {min[(),]},()g x M u u m k 01 2 =∑为递增正数序列 D 、Φ(X,M (k))=F(X)+M (k){min[(),]},() g x M u u m k 01 2 =∑为递减正数序列 8.标准正态分布的均值和标准离差为（ ） A 、μ=1,σ=0 B 、μ=1,σ=1 C 、μ=0,σ=0 D 、μ=0,σ=1 9.在约束优化方法中，容易处理含等式约束条件的优化设计方法是（ ） A 、可行方向法 B 、复合形法 C 、内点罚函数法 D 、外点罚函数法 10.若组成系统的诸零件的失效相互独立，但只有某一个零件处于工作状态，当它出现故障后， 其它处于待命状态的零件立即转入工作状态。这种系统称为（ ） A 、串联系统 B 、工作冗余系统 C 、非工作冗余系统 D 、r/n 表决系统 11.对于二次函数F(X)=1 2 X T AX+b T X+c,若X *为其驻点，则▽F(X *)为（ ） A 、零 B 、无穷大 C 、正值 D 、负值 12.平面应力问题中(Z 轴与该平面垂直)，所有非零应力分量均位于（ ） A 、XY 平面内 B 、XZ 平面内 C 、YZ 平面内 D 、XYZ 空间内 13当选线长度l ，弹性模量E 及密度ρ为三个基本量时，用量纲分析法求出包含振幅A 在内的 相似判据为(E 的量纲为（ ）［ML -1T -2］ A 、A=l E 1 1212 -ρ B 、A=l E -- 1 1212 ρ C 、A=l E 100ρ D 、A l E =-11 12ρ 14.平面三角形单元内任意点的位移可表示为三个节点位移的（ ） A 、算术平均值 B 、代数和车员 C 、矢量和 D 、线性组合 15.已知F(X)=(x 1-2)2+x 22,则在点X (0)=00???? ??处的梯度为（ ） A 、?=?????? F X ()()000 B 、?=-?????? F X ()() 020

现代设计方法习题答案

3.用梯度法求下列无约束优化问题：MinF(X)=x12+4x22，设初始点取为X(0)={2,2}T，以梯度模为终止迭代准则，其收敛精度为5。 1)求初始点梯度▽F(X) ▽F(X)={2x1,8x2}T▽F(X(0))={4,16}T (2)第一次搜索 |▽F(X(0))|=16.5,S(0)=- ▽F(X(0))/16.5=-{0.243,0.97}T α(0)=2.157 X(1)=X(0)+α(0)S(0)={1.476,-0.923}T ▽F(x(1))={2.952,-0.738}T |▽F(x(1))|=3.043<5.0 故满足要求，停止迭代。 最优点X*={1.476,-0.0923}T 最优值F(X*)=2.21 4.

5.

6. 用外点法求解约束优化问题： ()()12211221min ..0()0 f X x x s t g X x x g X x =+=-≤=-≤ ， 收敛准则：(1) ()0.10.01k k X X εδ+-≤=，约束容限＝ 解：（1）利用外点法惩罚法构造无约束优化问题 () ( ) 12()22()212121(min ,()() k k k x x X r x x r x x r x +??Φ=?++-+-??可行域内）（可行域外） （2）此例只是为了说明外点法的思路，用微分法求解上述无约束优化问题。 用极值条件求解： 在可行域内：偏导数不可能等于0，即可行域内无极值 在可行域外，令： ()2()11211 ()2122 14()2012()0k k k r x x x r x x r x x x ?Φ =+-+=??Φ =--=?

现代设计方法试卷1及答案

现代设计方法试卷1及答案 一、单项选择题 1.属于无约束优化问题求解算法中的直接法是（ C ） A. 梯度法 B.牛顿法 C.POWELL法 D.变尺度法 2.按类型划分，惩罚函数法属于（ D ） A.一维优化方法 B.无约束优化方法 C.直接法 D.约束优化方法 3.对于只含有不等式约束的优化问题，满足每一个设计约束的设计点，称为 （D） A.边界点 B.非可行点 C.外点 D.内点 4.坐标轮换法以为搜索方向。（C） A.梯度方向 B.共轭方向 C.坐标轴方向 D.负梯度方向 5.一个多元函数F（X）在点X*附近偏导数连续，则该点为极小值点的充分条件是（ B ） A.▽F（X*）=0 B. ▽F（X*）=0,H（X*）正定 C. H（X*）=0 D. ▽F（X*）=0,H（X*）负定 6.在有限元分析中，将构件分割成单元的方法称之为( C ) A.有限化 B.单元化 C.网格化 D.分割化 7.平面问题的弹性矩阵与材料的（ D） A.弹性模量有关，泊松比无关 B.弹性模量无关，泊松比有关 C.弹性模量和泊松比都无关 D.弹性模量和泊松比都有关 8.当零件材料的强度均值小于应力均值时，零件的平均安全系数为n，等效概率为F，则（A ） A.n<1，F>50% B. n>1，F>50% C. n<1，F<50% D. n>1，F<50% 9.串联系统的失效模式大多服从（ D ）

A.正态分布 B.对数正态分布 C.指数分布 D.威布分布 10.抽取100只灯泡进行实验，灯泡工作到50小时有12只损坏，工作到70小 时又有20只损坏，从50小时到70小时这段时间内灯泡的平均失效密度为（ C ） A. 0.006 B. 0.004 C. 0.01 D. 0.12 二、填空题 11.单元刚度矩阵具有对称性、 分块 性和奇异性。 12.机电产品零件失效曲线分为三个区域，分别为： 早期失效区域 、正常工 作区域和功能失效区域。 13.函数()223212221+-+=x x x x x F 在点（1，0）处的梯度为 [6,-2]T 。 14.组成并联系统的零件的可靠度与该并联系统的可靠度相比较， 并联系统 的可靠度高。 15.一批产品从投入运行到发生失效的平均时间称为 平均寿命 。 16.可靠度是对产品可靠性的 概率 度量。 17.设某系统由10个零件串连组成，每个零件的可靠度均为0.95，系统的可靠度为 0.599 。 18.根据处理约束条件的方式不同，求解约束优化问题的方法分为 直接法 和间接法。 19.根据是否满足约束条件可以将设计点分为：可行点和 不可行点 。 20.利用目标函数的一阶导数或二阶导数信息构成搜索方向的方法称为 导数法 。 三、名词解释 21、（定义）可靠度：指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率，用R 表示。 22、（定义）失效率：又称故障率，产品工作t 时刻时尚未失效（或故障）的产品，在该时刻

现代设计方法简答题集(2013自考必备)

2012自考现代设计方法简答题集（考试必备）参数化绘图有何优点，常用的实现方法有那几种参数化绘图的优点是使得设计图可以随着某些结构尺寸的修改和使用环境的变化而变化，工作效率高。常用的设计方法又：作图规则匹配法、几何作图局部求解和辅助线作图法。参数化绘图方法中的几何作图局部求解法的核心思想是：1)在交互作图过程中随时标注每个新增加几何元素的自由度和所受的约束关系；2)判断几何求解的局部条件是否充分，通过遍历检测，依次解出条件成熟的元素参数；3)当图形的尺寸标注完整时，用批处理程序经过多遍扫描，解出绘图需要的所有未知数。·最常用的数据模型有那几种？其特点各是？ 1）层次性。指记录间是树型的组织结构。它体现了记录间的“一对多”的关系。具有结构简单。清晰的特点，适用于记录之间本身就存在一种自然的层次关系，但是它难于处理记录之间的复杂关系。2）网络型。指事物之间为网络的结构组织。它体现了记录之间的“多对多”的关系。网络型机构能处理事物之间非常复杂的关系，但是模型结构也是极其复杂的3）关系型。它是以集合论中的“关系”的概念为理论基础，指把信息集合定义为一张二维的组织结构，每一张二维表成为一个关系，表中的每一行为为一个记录，每一列为数据项。关系型的模型结构组织比较简单但是能处理复杂的事物之间的联系。线性规划与非线性规划有何区别？ 当目标函数F(x)和约束条件都是设计变量的线性函数时，列出这种数学模型并求解的过程，称为线性规划，只有一个公用算法，称为“单纯形法”。在所有的优化模型中，线性规划应用的最 广。如果目标函数F(x)和约束条件中有一个或 多个是设计变量的非线性函数时，列出这种数学 表达式并求解的过程，称为非线性规划。解非线 性规划问题有许多算法。简述有限元分析结果的 后处理 后处理所显示的结果主要有两类：意识结构的变 形，另一类是应力和应变在结构中分布的情况。 一般用结构的三维线框图，采用与结构不同的比 例尺，放大地显示其变形的情况，在受动载荷时， 也可用动画显示其振动的形态。结构中应力、应 变或唯一的分布用云图或等值线图来显示。简述 三维建模中线框模型的特 1描述零件表面不连续部位的准确信息2不能区 分零件表面的里边的外边3对某些信息的描述 模棱两可作为多种理解 CAD系统分类中的集中式主机系统有什么优缺 点？ 优点：一个集中的数据库统一管理所有数据。 缺点：1、由于所有软件都存在主机里，一旦主 机失误，将影响用户的工作。2、当计算量过大 时，系统响应变慢，甚至于会出现个别终端等待 现象 CAD技术在机械工业中的应用主要有哪几方面？ （1）二维绘图2）图形及符号库3）参数化设计 4）三维造型 5）工程分析 6）设计文档和生产 报表 什么是CAD？什么是CAD系统？ 1）CAD是指人们在计算机软、硬件的辅助下对 产品或工程进行设计、绘图、分析计算、修改和 编写技术文件以及显示、输出的一种计算方法。 2）一般把应用于CAD作业的计算机（中、小型 或微型计算机等）、软件（计算机的操作系统、 图形支撑软件和专业应用软件等）以及外围设备 （打印机和绘图仪等），总称为CAD系统 从硬件方面看，CAD系统大致可分为几种类型？ 每种类型的特点如何？ 1）集中式主机系统。该系统由一台集中大型机 （或中型、小型机）与若干图形终端连接而成。 有一个集中的数据库统一管理所有数据。由于所 有软件都存在中集中，一旦主机失误，将影响用 户的工作。当计算量过大时，系统响应变慢，甚 至于会出现个别终端等待的现象。 2）分布式 工程工作站系统，工程工作站系统本身就是一个 独立的单独用户CAD系统。也可以一台主服务器 为中心将若干台工程工作站或微机连成网络。这 种CAD系统的图形功能强，速度快，内存、外村 容量大，是从事CAD课题的首选设备。 3）微 型计算机系统。她的计算能力和图形处理功能不 如工程工作站，但是价格低、使用方便。 CAD系统的软件可分为哪三类？其作用各是什 么？ 1）系统软件。系统软件是直接配合硬件工作， 并对已其他软件起支撑作用的软件，主要指操作 系统和各种计算甲语言。 2）支撑软件。CAD 支撑软件是指在CAD系统中，支撑用户进行CAD 工作的通用工具软件 3）专用应用软件是专门 为适应用户特定使用条件需要而开发的软件· 与传统设计方法相比较CAD技术的主要特点有 哪些？ 1）制图速度快 2）图样格式统一，至两个， 促进设计工作规范化、系列化和标准化 3）提 1

现代设计方法模拟试题

现代设计方法模拟试卷 一、单项选择题（本大题共２0小题。每小题１分。共2０分) 1.ＣＡD 一词已经成为世界通用的名词,它是指（ ） A.计算机辅助工程 B ． 计算机辅助设计 C ．计算机辅助制造? D ．计算机辅助工艺规程设计 2．实验测试了自变量为3,4,５,6，７，８时的函数值，现要用抛物线插值法计算５.８处的函数值,选择下列哪组自变量及其对应的函数值进行插值计算较为合理( ） Ａ．3，4，5 Ｂ．４，5,6 C ．5，６,7?Ｄ．6,7,８ 3．设备坐标系的维数一般为（ ） Ａ．一维 B ．二维 C 三维 Ｄ.四维 4.将平面图形沿Ｘ方向平移１０个单位,沿Y 方向平移１5个单位,其坐标变换矩阵为( ） A.??????????11510010001 B.??????? ???--11510010001 Ｃ.???? ? ?????101001500010D ．???? ??????10 10015000 1 5．在三维几何实体的实现模式中，有一种方法其基本思想是：几何实体都是由若干边界外表 面包容而成的,通过定义和全面存储这些边界外表面信息就可以建立实体几何模型,该方法是（ ) A ．ＣSG 法 ? B ．B-rep 法 ?Ｃ.光线投影法? D.扫描表示法 6．若函数Ｆ(x)在Dl 上具有连续二阶导数（Ｄ是Dl 内部的凸集),则F(ｘ)为D 上的凸函数的充分必要条件是F （x)的H ｅss ｉａn 矩阵( ) Ａ.半正定?B ．正定?C.半负定 D ．负定 7．编码裁剪法(C ｏｈe ｎ-Sutherland 法)中，某点在窗口右方,则其代码应为( ） A.００01 B ．0010 C.0１０0 D.100０ ８．在单峰搜索区间[x 1,x 3］(ｘ１

现代设计方法简答题汇总

现代设计方法简答题 1、与文件系统相比，数据库系 统的主要特征有哪些? 答：1)实现了数据共享,减少了数 据的冗余。2）数据存储的结构 化3)增强了数据的独立性。４） 加强了对数据的保护。 ２，CAD技术在机械工业中的应用主要有哪几方面? 答：CAD技术在机械工业中的主 要应用有以下几方面： （1)二维绘图(2）图形及符号库 ３)参数化设计(４）三维造型（5) 工程分析(６)设计文档和生产报 表，特征造型是如何定义的？ 特征是指能反映零件特点的,可 按一定原则分类的、具有相对独 立意义的典型结构形状。基于特 征的造型称为特征造型。基于特 征的造型是把特征作为产品零 件定义的基本单元，将产品描述 为特征的集合，包括形状特征、 精度特征、材料特征和其他工艺 特征,从而为工艺设计和制造过 程的各个环节提供充分的信息。 ３三维实体模型的实现方法中,体素构造法（ＣＳG）的基本思想是什么？需要存储的几何模型信息有哪些？ 答：(1)体素构造法(CSG）的基本 思想是:各种各样形状的几何形 体都可以由若干个基本单元形 体,经过有限次形状拼合运算构 建得到。2）需要存储的几何模 型信息是:所有的基本形体的类参数和所采用的拼合运算过程。 4简述三维实体模型的实现方法 中的ＣSG方法和Ｂ-ｒｅｐ方法 各自的基本思想。 答;CSG方法的基本思想是:各种 各样形状的几何形体都可以由 若干个基本形体,经过有限次形 状集合运算（又称拼合运算）构 建得到。需要存储的几何模型信 息是：所有的基本形体的类型、 参数和所采用的拼合运算过 程。B -ｒep方法的基本思 想:几何实体都是由若干边界外 表面包容的,可以通过定义和全 面存储这些边界外表面信息的 方法建立实体几何模型。 5. 消隐算法中的基本测试方法 有哪些?各适合哪些方面的测 试？ 基本测试方法有:面的可见性测 试、最大最小测试、包含性测试 和深度测试。面的可见性测试适 合于单凸物体的自隐藏面和自 隐藏线的测试。 最大最小测试用来检查两个多 边形是否重叠。包含性测试用来 检查一个给定的点是否位于给 定的多边形内。深度测试是用来 测定一个物体遮挡其它物体的 基本方法。 ６.在进行图形处理时,为什么要 引入规格化设备坐标系？ １）用于用户的图形是定义在世 界坐标系里,而图形的输出是定 义在设备坐标系里。不同的图形 设备具有不同的设备坐标系且 其工作范围也不相同。 （２)为了便于图形处理,有必要 定义一个标准设备,引入与设备 无关的规格化设备坐标系,采用 一种无量纲的单位代替设备坐 标，当输出图形时，再转化为具 体的设备坐标。 (３）规格化设备坐标系的取值范 围是左下角（0,0)，右上角（1, １）,其工作范围为0～1。 7.简述参数化绘图方法中的几何 作图局部求解法的核心思想。 几何作图局部求解法的核心思 想是:在交互作图过程中随时标 注每个新增加几何元素的自由 度和所受的约束关系；判断几何 求解的局部条件是否充分，通过 遍历检测，依次解出条件成熟的 元素参数；当图形的尺寸标注完 整时，用批处理程序经过多遍扫 描,解出绘图需要的所有未知数。 8．说明直线段编码剪裁算法的 思想和该算法的两个主要步骤。 直线段编码剪裁算法的思想:每 一线段或者整个位于窗口内，或 者能够被窗口分割而使其中的 一部分能很快地被舍弃。两个主 要步骤:第一步先确定一条线段 是否整个位于窗口内,若不是,则 确定该线段是否整个位于窗口， 外，若是，则舍弃；第二步，若 第一步的判断都不成立,那么就

自考《现代设计方法》试题及答案

三、计算题 101. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）。 342)(min 2+-=x x x f ，给定初始区间[][]3,0,=b a ，取1.0=ε。 1. 解：第一次缩小区间 043.1,146.1)03(382.0011==-?+=f x 459.2,854.1)03(618.0022==-?+=f x 由于21f f <，故新区间[][][]854.1,0,,2==x a b a 因为1.0854.1>=-a b ，所以应继续缩小区间。 第二次缩小区间 令043.1,146.11212====f f x x 171.1,708.0)0854.1(382.0011==-?+=f x 由于21f f >，故新区间[][][]854.1,708.0,,1==b x b a 因为1.0146.1>=-a b ，所以应继续缩小区间。 第三次缩小区间 令043.1,146.12121====f f x x 346.1,416.1)708.0854.1(618.0708.022==-?+=f x 由于21f f <，故新区间[][]416.1,708.0,2 =x a 因为1.0708.0>=-a b ，所以应继续缩小区间。 102. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次） 32)(min 2+=x x f ，给定[][]2,1,-=b a ，取1.0=ε 2. 解：第一次缩小区间 043.3,146.03382.0111==?+-=f x 459.4,854.03618.0122==?+-=f x 由于21f f <，故新区间[][][]854.0,1,,2-==x a b a

现代设计方法-习题集(含答案)

《现代设计方法》课程习题集 西南科技大学成人、网络教育学院 版权所有 习题 【说明】：本课程《现代设计方法》（编号为09021）共有单选题,计算题,简答题, 填空题等多种试题类型，其中，本习题集中有[ 填空题,单选题]等试题类型未进入。 一、计算题 1. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）。 342)(m in 2+-=x x x f ，给定初始区间[][]3,0,=b a ，取1.0=ε。 2. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次） 32)(m in 2+=x x f ，给定[][],1,2a b =-，取1.0=ε 3. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次） 432+=x )x (f min ，给定[][]40,b ,a =，取10.=ε。 4. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）。 12)(m in 3+-=x x x f ，给定初始区间[][]3,0,=b a ，取5.0=ε 5. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）。 107)(m in 2+-=x x x f ，给定初始区间[][]3,0,=b a ，取1.0=ε 6. 用梯度法求解无约束优化问题： 168)(m in 22221+-+=x x x X f ，取初始点[]T X 1,1)0(= ，计算精度1.0=ε。 7. 用梯度法求解96)(m in 12221+-+=x x x X f ，[]T X 1,1)0(= ，1.0=ε。 8. 用梯度法求解44)(m in 22221+-+=x x x X f ，[]T X 1,1)0(=，1.0=ε 。

9. 用梯度法求解无约束优化问题：1364)(m in 222 121+-+-=x x x x X f ，取初始点[]T X 1,1)0(=，计算精度1.0=ε。 10. 用梯度法求解1212221422)(m in x x x x x X f --+=,[]T X 1,1)0(=，1.0=ε 。（请迭代两次） 11. 有三个可靠度均为0.9的子系统组成的并联系统，试比较纯并联及2/3[G]表决系统的可靠度。 12. 一个由2个子系统组成的系统，其可靠度指标为0.85，试按等同分配法分配子系统的可靠度：（1）组成串联系统，（2）组成并联系统。 13. 已知某零件的应力和强度均呈正态分布，零件强度：MPa 516=δμ（均值），MPa S 2.24=δ（标准差），应力：MPa 378=σμ（均值），Mpa S 5.41=σ（标准差），试计算零件的可靠度与失效概率。 14. 由应力分析表明，某零件所承受的应力是拉应力，可用正态分布来描述，MPa T 3500=μ，标准差MPa S T 400=。该零件在制造过程中所引起的残余应力也可用正态分布来描述，其均值MPa C 1000=μ，标准差MPa S C 150=。由强度分析表明，该零件的强度也服从正态分布，其均值MPa 5000=δμ。现要求出当保证该零件的可靠度不低0.999时，零件强度的标准差的最低值应为多少? 15. 由应力分析表明，某零件所承受的应力是拉应力，可用正态分布来描述，MPa T 3500=μ，标准差MPa S T 400=。该零件在制造过程中所引起的残余应力也可用正态分布来描述，其均值MPa C 1000=μ，标准差MPa S C 150=。由强度分析表明，该零件的强度也服从正态分布，其均值MPa 5000=δμ。现要求出当保证该零件的可靠度不低0.999时，零件强度的标准差的最低值应为多少?

浙江省1月自学考试现代设计方法试题及答案

浙江省1月自学考试现代设计方法试题及答案

浙江省 1月自学考试现代设计方法试题 课程代码：09323 一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共30分) 1.对第Ⅱ象限中的一个点P 实施-?????? ? ???100010001坐标变换，则变换后P 点位于( ) A.Ⅰ象限 B.Ⅱ象限 C.Ⅲ象限 D.Ⅳ象限 2.滚筒式绘图仪上来自x 方向的脉冲信号使得( ) A.抬笔或落笔 B.笔架左右移动 C.滚筒带动图纸移动 D.停机和开机 3.图形变换矩阵T= 200020001??????? ???,则变换后的图形是原来的( ) A.2倍 B.1倍 C.3倍 D.4倍 4.扫描仪与主机接口，常见接口为( ) A.并行 B.RS-232 C.SCSI D.通信 5.用来定义用户在二维平面或三维世界中的物体，并符合右手定则的直角坐标系是( ) A.设备坐标系 B.世界坐标系

C.物理坐标系 D.规格化坐标系 6.CAD 支撑软件是在CAD 系统中，支撑( )进行CAD 工作的实用性功能软件。 A.用户 B.硬件 C.绘图机 D.打印机 7.对单凸物体进行面可见性测试，当外法线矢量N 和视线矢量S 的夹角( )时，面为可见的。 A.小于60° B.小于90° C.大于90° D.大于60° 8.数据库不但能为多个用户服务，而且能同时被多个用户使用，这种共享是( ) A.自动化的 B.并发的 C.智能化的 D.较大冗余的 9.标准件的图形构成分为4个层次，其中最基本的通用几何元素( ) A.G 类构件 B.K 类构件 C.B 类构件 D.A 类构件 10.在透视投影变换中，斜透视有( )个主灭点。 A.1 B.2 C.3 D.4 11.判断矩阵2014-???? ? ?，它应是( ) A.负定矩阵 B.正定矩阵 C.不定矩阵 D.对称矩阵

现代设计方法答案

环境变量 一．用牛顿法求函数 2214121)2()2(),(x x x x x f -+-= 的极小值点坐标（迭代二次）。 解 初始点T x ]2,3[0 = 则初始点处的函数梯度、海森矩阵及其逆矩阵为 ?? ????=??????---+-=?42)2(4)2(2)2(4)(21213 1 0x x x x x x f ????? ?--=??????--+-=?844148442)2(12)(21 02x x f ???? ??? ???=?=487241241121 )]([1 02x f 代入牛顿法迭代公式，得 T x f x f x x ? ? ? ???=??-=34,38)()]([0 1 2 1 - ??? ?????=??????---+-=?02732)2(4)2(2)2(4)(212 1311x x x x x x f 代入牛顿法迭代公式，得

?? ? ???=??-=26.152.2)()]([1 1 12 1 2 x f x f x x - 二、分析比较牛顿法、阻尼牛顿法、共轭梯度法、变尺度法和鲍威尔法的特点，找出前四种方法的相互联系。 比较牛顿法：牛顿法收敛很快，对于二次函数只需迭代一次便达到最优点，对非二次函数也能较快迭代到最优点，但要计算二阶偏导数矩阵及其逆阵，对维数较高的优化问题，其计算工作和存储量都太大。 阻尼牛顿法：可以看出原始牛顿法就相当于阻尼牛顿法的步长因子取成固定值1的情况。阻尼牛顿法每次迭代都在牛顿方向上进行一维搜索，避免了迭代后函数值上升的现象，从而保持了牛顿法二次收敛的特性，而对初始点的选取并没有苛刻的要求。 这类方法的主要缺点计算复杂，工作量大，要求计算机存储量大 共轭梯度法：共轭方向主要是针对二次函数的，但也可以用于一般非二次函数。共轭方向法是二次收敛的，计算程序简单，存储量相对较少 变尺度法：只需用到函数的一阶梯度；下降算法，故收敛全局；计算量小（不需要求矩阵逆）；一般可以达到超线性收敛（速度快） 鲍威尔法：多维无约束优化算法是在无约束优化算法之一，首先选取一组共轭方向，从某个初始点出发，求目标函数在这些方向上的极小值点，然后以该点为新的出发点，重复这一过程直到获得满意解，其优点是不必计算目标函数的梯度就可以在有限步内找到极值点。 三、已知约束优化问题minf(x)=(x 1-2)2+(x 2-x 1)2

现代设计方法简答题

1、什么是CAD？什么是CAD系统？ CAD是指人们在计算机软、硬件的辅助下对产品或工程进行设计、绘图分析，修改和编写技术文件以及显示、输出的一种设计方法。CAD系统一般把应用于CAD作业的计算机.软件.及外围设备总称为CAD系统. 2．为什么CAD系统大都采用人机交互方式工作？ CAD不是完全的设计自动化。实践经验证明，完全的设计自动化是非常困难的。CAD是将人的主导性与创造性放在首位，同时充分发挥计算机的长处，使二者有机的结合起来．从而提高设计质量、缩短设计周期，降低设计费用。因此，人机交流以及人机交互工作方式是CAD系统的显著特点。 3.CAD技术在机械工业中有那些主要应用？结合你用过或见过的CAD的应用” 举一例说明 4.答：CAD技术在机械工业中的主要应用有以下几方面：(l）二维绘图(2）图形及符号库(3）参数化设计(4）三维造型(5）工程分析(6）设计文档及生成报表例：比如，现代数控加工程序的编制 4、与传统的设计方法相比较，CAD技术的主要特点有那些？ 答：CAD技术的主要特点有以下几个方面：.(l）制图速度快(2）图样格式统一，质量高，促进设计工作规范化、系列化和标准化。(3）提高分析计算速度、能解决复杂的设计计算问题。(4）易于技术资料的保存和查找，修改设计快，缩短了产品的设计周期。(5）设计时可预估产品性能。 5．结合实际应用说明CAD工作过程？ 答：例如利用CAD设计一个零件的过程：(l）定义产品的几何模型，进行零件的形体设计，一般用实体造型的方法建立零件的立体图。(2）转换为具体的数据(3）根据后续工作抽取模型中的数据进行处理(4）进行工程分析及计算(5）进行详细设计(6）编制全部设计文档，输出工程图。 6、从硬件配置方面看，CAD系统大致可分为几种类型？每种类型的特点如何？ 答：根据CAD系统中配配的计算机硬件进行分类，这是目市最常用的分类方法(l）集中式主机系统。该系统由一台集中的大型机（或中型、小型机）与若干图形终端连接而成。优点：有一个集中的数据库统一管理所有数据缺点：①由于所有软件都存在主机里，一旦主机失误将影响用户的工作②当计其量过大时，系统响应变慢，甚至于会出现个别终端等待现象。早期的CAD系统大多属于这种类型。(2）分布式工程工作站系统。工程工作站系统本身就是一个独立的单用户CAD系统，也可以以一台主服务器为中心将若干台工程工作站或微机联成网络。这种CAD系统的图形功能强，速度快，内存、外存容量大，是从事CAD课题的首选设备(3）微型计算机．系统：计算能力和图形处理功能不如工程工作站，但是价格低、使用方便。7．企业采用CAD技术好处和风险有那些？为什么短期内效果不显著？ 采用CAD技术的好处是能够提高设计质量、缩短设计周期，降低设计成本，从而加快了产品更新换代的速度，使企业保持良好的竞争能力。但会给企业带来一定的风险和问题，如投资大，需要投入一大笔资金购买软、硬件及支付培训和开发费用；一般不能在段时间内产生效益还有需要一批掌握CAD技术的、具有良好素质的工程技术人员队伍，对原有的技术人员需要培训，这也是影响企业是否采CAD技术一个重要因素8、简要叙述CAD到目前为止的大体发展过程。你认为CAD技术今后的发展方向那些？答：CAD技术 （l）第一代CAD系统出现于50年代末60年代初，美国学者提出了著名的SketchPad 发展的历史大致如下： 系统，为交互式图形学和CAD技术莫定了基础。(2）第二代CAD系统始于70年代，出现了将CAD 硬件与软件配套交付用户使用的交钥匙系统，大多数还是在16位机上实现的三维线框系统及二维绘图系统，只能解决一些简单的产品设计问题。(3）第三代CAD系统始于80年代，在设计与制造方面做到了将设计与制造的各种各样的要求结合起来，导致了新理论、新算法的大量涌现。(4）进入90年代，实体造型、特征造型、曲面造型、真实感图形显示等技术飞速发展。各种功能强大的造型软件相继出现。(5）现在，CAD技术仍在向前发展，在国外有人称它为下一代CAD系统，这是一种支持新产品设计的综合性环境支持系统，它能全面支持异地的、数字化的、采用不同设计哲理与方法的产品设计工作。 9.一个典型的CAD系统的硬件一般有那几部分组成？各部分的作用是什么？ 答：一个典型的CAD系统基本硬件组成，一般户主机、输入设备、输出设备和储存设备四部分组成。(1）中央处理器CPU是控和指挥整个系统运行并执行实际运算、逻辑分析的装置，是系统的核心。(2）输入设备的主要作用是将字符、平面或空间中．点的坐标输入计算机，其基本功能是“定位?”和“拾取”。“定

现代设计方法试卷及答案

课程名称： 现代设计方法 一、 单选题 ( 每题1分，共10题，共10分，下列各小题备选答案中，只有一个符合题意的答案。多选、错选、不选均不得分 ) 1. 参数化绘图在定义图形时关键是利用了图形的（ ） A ．相似性 B ．多样性 C ．个别性 D ．特殊性 2. 下列设备不属于CAD 作业输入设备的，有（ ） A ．绘图仪 B ．键盘 C ．数字化仪 D ．光笔 3. 二维图形比例变换矩阵中?? ????=d a T 00，可有（ ） A.a=0,d=1 B. a=1,d=0 C. a=d=1 D. a=d=0 4. 内点罚函数法的特点是（ ） A.能处理等式约束问题 B.初始点必须在可行域内 C. 初始点可以在可行域外 D.后面产生的迭代点序列可以在可行域外 5. 对于极小化F(x)，而受限于约束g μ(x)≤0(μ= 0,1,2,…,m)的优化问题，其内点罚函数表达式为（ ） A.∑=-=Φm k k X g r X F r X 1)()()(/1)(),(μμ B.∑=+=Φm k k X g r X F r X 1)()()(/1)(),(μμ C.∑=-=Φm k k X g r X F r X 1)()()](,0m ax[)(),(μμ D.∑=-=Φm k k X g r X F r X 1)()()](,0m in[)(),(μμ 6. 设F (X )为区间(0,3)上的单峰函数，且F (1)=2、F (2)=1.5，则可将搜索区间(0,3)缩小为（ ） A ．(0,2) B ．(1,2) C ．(2,3) D ．(1,3) 7. 标准正态分布是定义为（ ） A.μ＝1，σ＝0.5的正态分布 B.μ＝1，σ＝1的正态分布 C.μ＝0，σ＝1的正态分布 D.μ＝0.5，σ＝1的正态分布 8. 抽取100只灯泡进行实验，灯泡工作到50小时有12只损坏，工作到70小时有20只损坏，从50小时到70小时这段时间内灯泡的平均失效密度是（ ） A.0.006 B.0.004 C.0.01 D.0.12 9. 当转换开关的可靠度为1时，非工作冗余系统的可靠度为R1, 工作冗余系统的可靠度为R2，则R1与R2之间的关系为（ ） A. R1＜R2 B. R1＞R 2 C. R1= R2 D. R1≤R2 10. 设试验数为N 0，累积失效数为N f (t)，仍正常工作数N s (t)，则存活频率是指（ ） A ．0) (N t N f B ．0)(N t N s C ．)()(t N t N f s D ．) ()(t N t N s f

《现代设计方法》简答题

1 在CAD领域中，什么是基本图形资源软件，其主要基本特征是什么？ 答：根据各种图形标准或规定实现的软件包。大多是供应程序调用的图形子程序或函数。特征是根据标准研而成，与计算机硬件无关。编写的程序在任何计算机上都可以运行，有优良的可移植性。 2 体素构造法的组成要素是什么？所用存的几何模型信息有哪些？ 答：各种各样的几何形状都可以由若干个基本形状经过有限次集合运算构建得到。 所用的基本形体类型，参数和所用的栟和运算过程。 3 边界表示法的拓扑信息数据的含义是什么？其层次结构如何？ 答: 各种表面的组成不相互关系，对于既定形状结构的物体，它的拓扑关系是固定的不随空间位置的改变而改变，体一面，一边一顶点。 4 边界表示法的基本思想是什么？该方法中实体表面几何形状信息数据库有哪些？ 答：几何实体都是由若干表面包容的，可以定义全面存储这些表面信息的方法建立几何模型。 包括几何信息数据库和拓扑信息数据库。 5 简述形状特征在特征分类中的重要性？ 答：产品的特征分为形状特征，精度特征，工艺特征和材料特征等等。 形状装特征是它特征的载体， 非几何特征信息作为特性或约束附加在形状上 6 在CAD工程数据处理中，如何对一维数据进行程序化？ 答：数据表中的数据转存为一维，用查表，插值等方法检索所需数据 数据表和线团拟成公式，编入程序，计算出所需数据 7在CAD数据处理中,实施线图程序化有几种方法?各自有三名特点? 答:1 公司还原法:将找到原来的公式,将公式编入程序. 2:数表程序法:将线图离散化为数表,再用公式加以处理 3 公式拟合法:用曲线拟合的方法求出线图的经验公式,将公式编入程序 8 工程数据库中的设计型数据由何特点? 答:1管理型数据2设计型数据3图形数据 9 根据CAD 的硬件配置作为CAD作业首选的CAD系统是什么?它有何特点? 答: 1工程工作站 2 丰富的图形功能 3 大容量的内存 10 CAD图形显示系统中,光栅扫描式显示器有何优缺点? 答:优点: 1显示物体轮廓线,特征线等线图形 2 显示多种亮度和颜色的像素说填充的面图形 3 输出具有真实感的立体图形 缺点1 交互操作时影响慢 2 输出图形信息慢 3 线系阶梯效应解决麻烦 11简述共轭梯度法对梯度法的改进之处? 答: 将本次的负梯度方向和上次的搜索方向的线性组合作为本次的搜索方向.搜索方向是共轭方向.搜索方向具有二次收敛性12 简述选择优化设计方法时应考虑的主要因素? 答:1数学模型的类型有无约束条件,是连约变量还是含有离散性的变量,是非线性还是全为线性 2 数学模型的规模设计变量的维数和约束条件数的多少 3 模型中函数的性质是否连续,一阶或二阶导数是否存在 4 优化算法是否有现成的计算机程序,了解它的语言类型,编程质量,适用的机器类型 5 了解该算法的基本结构,解题可靠性,计算稳定性 6 程序的界面性,即适用的简单性及输入输出解释的清楚程序

(完整版)《现代设计方法》2014考题及答案

贵州大学机械与自动化学院普通硕士研究生 《现代设计方法》考试试题 姓名：专业：研究方向：成绩： 一、填空题(每题1分,共15分) 1、现代设计所指的新兴理论与方法包括（现代设计方法学、计算机辅助设计技术、可信性设计技术）等等。 2、优化设计是(以数学规划理论为基础，以计算机为工具，优化设计参数)的一种现代设计方法。 3、功能设计法的基本过程包括（任务抽象、功能分解、功能载体、载体组合、方案评价）。 4、功能分解的常用方法有（按解决问题的因—果关系，或手段—目的关系分解；、按产品工艺过程的空间顺序或时间顺序分解；）。 5、解决供求矛盾的措施有（互换性原理、组合机床、系列化、通用化、标准化）。 6、模块化设计可分类成（横系列模块化、纵系列模块化、跨系列、全系列模块化、跨类模块化）。 7、模块的划分将影响（模块通用性、产品性能、产品外观、产品成本）。 8、遗传算法是一种（模拟生物进化过程）的搜索算法。 9、遗传算法最常用和基本的选择方法（选择算子）是（适应度比例选择）。 10、遗传算法中采用罚函数法的目的是（对违背约束条件的情况给予惩罚，并将此惩罚体现在目标函数设计中。2.2）。 11、遗传算法常用的编码方法有(二进制编码二进制编码方法、格雷码编码方法、实数编码、多参数级联编码)等等。 12、神经网络的样本数据应包括（训练样本数据和检验样本数据）。 13、当神经网络的样本数据不在[0～1]范围内时，应对数据进行（归一化）处理。 14、前馈型人工神经网络包括（1、线性阈值单元组成的前馈网络2、非线性单元组成的前馈网络输入层、隐层和输出层）3章。 15、神经网络的学习规则有（Hebb学习规则、感知器（perceptron）学习规则、Delta学习规则、