现代设计方法试卷及答案
现代设计方法试卷及答案
《现代设计方法》（课程代码：02200）一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分）1．数字化仪在早期CAD作业中经常使用，它是一种（）A．输入设备B．输出设备C．存储设备D．绘图设备2．滚筒式绘图仪一般采用插补原理进行绘图，但在绘图过程中有时不需要插补。
绘制以下方向的线段时需要插补的是（）A．X方向线段B．Y方向线段C．±45o方向线段D．一般方向线段3．在采用Cohen—Sutherland编码裁剪算法剪裁线段时，如果一条线段跨越两个区，则当其两端点编码的逻辑乘为零时，则该线段( )A．全部可见B．全部不可见C．部分可见D．不确定4．在消隐处理中，当进行平面可见性测试时，若平面的法线矢量和视线矢量的夹角大于90o，则该面（）A．可见B．不可见C．部分可见D．不确定5．一逐行扫描光栅显示器的水平扫描频率为15600H Z，垂直扫描频率为50H Z，则该显示器（）A．水平方向有15600个像素点B．垂直方向有312条水平扫描线C．一条水平扫描线上有312个像素点D．垂直方向上有50条扫描线6．F（x）为单值、连续、可微且无约束的一元函数，则在点x=x*处有极大值的充分条件是（）A.B．第1页（共9页）第2页（共9页）C ．0)(=''*X FD ．0)(0)(<''='**X F X F7．外点罚函数法的特点是（ ） A ．适合处理等式约束的最优化问题B ．探索过程在可行域内进行C ．适合处理不等式约束的最优化问题D ．需要先求出初始内点 8．在单峰搜索区间[a ，b]内任取两点a 1、a 2，若函数值F(a 1)=F(a 2)，则缩小后的区间为（ ） A ．[a ，a 1]B ．[a 1，b]C ．[a 1，a 2]D ．[a ，a 2]9．以下关于函数的梯度的说法不正确的是（ ） A ．函数的梯度是标量 B ．函数值沿梯度方向变化最剧烈 C ．函数的梯度是矢量D ．求函数的极小值时常沿负梯度方向搜索10．多元函数F(x)在点X *附近一阶偏导数连续，则该点为极大值点的充分条件为（ ） A ．F （x *）=0 B ． F （x *）=0，H （x *）正定 C ．F （x *）=0D ． F （x *）=0，H （x *）负定11．平面桁架结构中，某单元局部编码依次对应的总体编码为8，6，则单元则度矩阵中的元素k 34应放入总体刚度矩阵[K]中的（ ） A ．16行15列 B ．11行12列C ．12行16列D ．11行15列12．平面三解形单元的刚度矩阵阶数为（ ） A ．2×2B ．3×3C ．4×4D ．6×613．平面刚架结构中的杆单元，单元中的位移分量个数为（ ） A ．3B ．6C ．9D ．1214．平面问题的弹性矩阵与材料的（ ） A ．弹性模量和硬度有关 B ．弹性模量和泊松比有关 C ．弹性模量和强度有关D ．强度和泊松比有关15．若把平面应力问题的弹性矩阵改成平面应变问题的弹性矩阵，只需将（ ）E /（12μ-）μ-第3页（共9页）A ．E 换成E /（1μ-），μ换成μ/（1μ-）B ．E 换成E /（12μ-），μ换成μ（12μ-） C ．E 换成E /（12μ-），换成μ/（1μ-）D ．E 换成E /（1μ-），μ换成μ（12μ-）16．2/3表决系统中各子系统的寿命均服从指数分布，且失效率均为λ，则该表决系统的平均寿命为（ ） A ．λ65B ．λ32 C ．λ23 D ．λ56 17．图示由7个子系统组成的复杂系统，各子系统的可靠度均为R ，则该系统的可靠度为（ ）A ．432R R R -+B ．42)23)(1(R R R R --+ C ．3223R R -D ．)23)(1(2R R R --+18．为了检查灯炮的质量，抽取100只灯泡进行试验，灯泡工作到 100小时有30只损坏，工作到150小时又有20只损坏，从100小时 到150小时这段时间灯泡的平均失效密度为（ ） A ．0.004B ．0.006C ．0.2D ．0.519．电器元件（系统）的失效密度函数一般服从（ ） A ．正态分布B ．指数分布C ．威布尔分布D ．对数正态分布20．当强度和应力的均值相等时，零件的可靠度（ ） A ．大于50%B 。
《现代设计方法》考题及答案
《现代设计方法》考题及答案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、Widrow-Hoff 学习规则）2章。
二、选择题(每题1分,共10分)1、在遗传算法中，若两个个体的二进制编码为01111、*****，以这两个个体为双亲，随机地选一个交叉点（如第二点），交叉点后的基因链码相互交换，从而产生两个新个体作为后代。
现代设计方法试题题库
现代设计方法试题题库1.无约束优化方法有（）法。
A.梯度B.0.618C.牛顿法D.坐标轮换法E.鲍威尔法答案:A|C|D|E2.单元刚度矩阵元素的值与单元（）有关。
A.形状B.节点数C.节点自由度D.物理性质E.化学性质答案:A|B|C|D3.提高有限元计算精度的方法有（）。
A.提高单元阶次B.增加单元数量C.规则单元形状D.接近实际的边界条件E.减小计算规模答案:A|B|C|D|E4.元件之间连接的基本方式有（）等。
A.串联B.并联C.待机D.表决E.混合答案:A|B|C|D5.余度技术可以采用（）。
A.并联方式B.表决方式C.备用方式D.交叉方式E.直接方式答案:A|B|C6.能处理含等式约束条件的有约束设计优化方法有( )。
A.Powell法B.变尺度法C.内点罚函数法D.外点罚函数法E.混合罚函数法答案:D|E7.下面给出的数学模型中，属于线性规划的有( )。
A.B.C.D.E.答案:A|B|E8.下面关于梯度法的一些说法，正确的是( )。
A.只需求一阶偏导数B.在接近极小点位置时收敛速度很快C.在接近极小点位置时收敛速度很慢D.梯度法开始时的步长很小，接近极小点时的步长很大E.当目标函数的等值线为同心圆时，任一点处的负梯度都是全域的最速下降方向答案:A|C|E9.下述矩阵中，正定矩阵为( )。
A.B.C.D.E.答案:A|B|E10.当零件强度和应力均为正态分布时，提高零件可靠度的措施有( )。
A.提高强度的标准差B.降低强度的标准差C.提高应力的标准差D.降低应力的标准差E.增加强度的均值答案:B|D|E11.在描述机电设备中因局部失效而导致整体失效时，一般用（）。
A.正态分布B.指数分布C.威布尔分布D.泊松分布答案:C12.对于二次函数，若为其驻点，则为（）。
A.无穷大B.零C.正值D.负值答案:B13.已知，则在点处的梯度为（）。
A.B.C.D.答案:C14.Powell改进算法是一种（）。
现代设计方法试卷2及答案
2一、单项选择题1.内点罚函数法的特点是（ B ）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 2.对于一个无约束优化问题，若其一阶、二阶偏导数易计算，且设计变量不多（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3.函数()122212142,x x x x x F ++-=在()T X 2,3=处的梯度是（C ） A. ()T7,2- B. ()T3,2- C. ()T2,7- D. ()T2,34.设计体积500cm 3的圆柱形包装盒，按用材料最省的原则要确定其高度H 和直径D ，其设计变量是直径和( D )A.重量B.直径C.面积D.高度 5.试判别矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡1111，它是（ D ） A.单位矩阵 B.正定矩阵 C.负定矩阵 D.不定矩阵 6.正态分布中的标准差（ A ）A.表征随机变量分布的离散程度B.表征随变量分布的集中趋势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 7.机电产品的平均失效率()t λ，它表征了该产品工作时间到t 时刻后（ A ） A.单位时间内发生失效的概率 B.单位时间内发生失效的产品数 C.累积失效数与受试产品总数之比 D.累积失效数与仍正常工作的产品数之比 8.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 ） A.威布尔分布 B.指数分布 C.正态分布 D.泊松分布9.采用三角形单元分析平面应力问题是，三角形单元内任意点的位移可以表示为结点位移的（ B ）A.矢量和B.线性组合C.代数和D.算术平均值 10.在平面三角形单元中，每个节点的位移分量个数为（ B ）A.1B.2C.3D.4 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。
现代设计方法试题及答案
现代设计方法试题一、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 ） A ．计算机辅助工程 B ．计算机辅助制造C 计算机辅助设计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5.3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（ C ） 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（ B ）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 ）A ．⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡11510010001 B ．⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--11510010001 C ．⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡101001500010D ．⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡101001500015．在消阴处理中，进行极大／极小检验，如果两个物体的投影不满足极大／极小条件，则两个物体之间（ D ）A ．相互完全遮挡B ．部分相互遮挡C ．相互不遮挡D ．遮挡关系不确定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Hessian 矩阵（ C ） A ．半正定B ．正定C ．半负定D ．负定7．对约束优化问题，设计变量的选择（ C ） A ．可以在可行域中 B ．不允许在可行域中 C ．只允许在可行域中 D ．不一定在可行域中 8．要将一个有约束问题的求解转化为一系列无约束问题的求解，可以选择（ C ） A ．复合形法 B ．简约梯度法 C ．罚函数法 D ．共轭梯度法 9．在解决线性规划问题时，首选的优化方法为（ B ）A ．外点罚函数法B ．单纯形法C ．拟牛顿法D ．变尺度法10．当目标函势沩凸函数，约『束函彭嘣黜函数时，K —T 条件是约束优化问题取得极值的（ D ）A ．必要条件B ．充分条件C ．一般条件D ．充分必要条件 11．有限元分析中，下列单元属于二维单元的是（ D ） A ．六面体单元 B ．四面体单元 C ．杆单元 D ．三角形单元 12．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 13．采用杆单元进行平面刚架有限元分析，杆单元的一端具有（ B ）A ．两个自由度B ．三个自由度C ．四个自由度D ．六个自由度14．某刚架单元两节点对应的总体编码为5和3，则局部座标系下的单元刚度系数k 在总体刚度矩阵中的位置为（ D ） A ．第5行第3列 B ．第14行第3列 C ．第5行第14列 D ．第14行第14列 1 5．在平面应变问题中，沿轴线方向（ C ） A ．应变、应力都为零 B ．应力为零，但应变不为零 C ．应变为零，但应力不为零 D ．应变、应力都不为零 16．若产品的平均寿命等于失效率的倒数则产品的寿命服从（ C ）A ．正态分布B ．泊松分布C ．指数分布D ．二项分布 17．在平均安全系数不变的情况下，由于强度(或应力)的分散度增大会使零件的可靠度（ A ） A ．降低 B ．提高 C ．不变 D ．无法确定 18．当系统中任何—个零件发生故障都会导致整个系统失效，该系统是（ A ） A ．串联系统 B ．冗余系统 C ．表决系统 D ．非工作冗余系统 19．并联系统的可靠度比组成该系统的零件的可靠度（ B ） A ．底 B ．高C ．相等D ．不确定 20．产品工作到t 时刻后的单位时间内发生失效的概率称为（ D ） A ．平均寿命B ．平均失效密度C ．平均可靠度D ．平均失效率二、多项选择题(本大题共5小题。
现代设计方法笔试试卷答案
全国见习机械设计工程师资格认证考试“现代设计方法”答案一、填空题（每小题2分，共12分）1. 可靠度 。
2. 有效度 .3. _中位寿命___.4. ___正态___。
5. s R =3)1(1R --6.均匀性假设 各向同性假设。
二、简答题（每小题5分，共15分）1. 请简要回答TRIZ 理论中解决物理冲突的4个分离原理。
1) 空间分离（1分）2）时间分离（1分）3）基于条件的分离（1.5分）4）整体与部分的分离（1.5分）2.请在下图中的？处（共有3处！），填入正确的答案。
使之形成一个完整的应用TRIZ 理论解决发明问题的一般方法流程。
3. 在对结构进行离散化处理时，若单元划分得不合理将会大大降低计算结果的精度，甚至产生错误的结果。
试指出下图中3种四边形单元网格划分不合理的原因。
答：1）a 单元的节点交叉编号，网格面过分扭曲；（2分）2）b 单元的内角大于180度，各个内角相差太大；（2分）3）c 单元长宽比太小，各个边长相差太大；（1分）三、计算题（总分30分）1、（本题满分10分）设某无约束优化问题的目标函数是f (X )=x 12+9x 22, 已知初始迭代点X (0)=[2 2]T , 第一次迭代所取的方向S (0)=[-0.7433 -0.669]T , 步长α(0)=0.30168,。
1）试计算第一次迭代计算所获得的迭代点X (1)及其所对应的函数值。
2）试计算f (X )在X (1)处的梯度。
3）若在X (1)处采用梯度法做优化搜索，试求相应的搜索方向（按单位向量表示）。
解：1) X (1)＝X (0)+α(0) S (0)＝22⎡⎤⎢⎥⎣⎦+0.30168⎥⎦⎤⎢⎣⎡--669.07433.0 =⎥⎦⎤⎢⎣⎡7982.17758.1（3分） f (X (1))=32.2552（1分） 2）X (1)＝⎥⎦⎤⎢⎣⎡7982.17758.1，X (1)点处的梯度为 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=∇3676.325516.37982.1*187758.1*2182)()1(1)1(1(1)x x X f （3分）3）搜索方向)1(S 为负梯度方向，其单位向量表示式为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∇∇-=994.01091.03676.325516.33676.325516.3)()(22)1()1()1(X X S f f （3分）2、(本题满分10分) 已知约束优化问题的数学模型min f(X )=x 12+x 22-2x 2+1s.t. g(X )=3-x 1≤01) 请构造出该问题的内点惩罚函数；2) 试用求极值的方法求其最优解（列出X *的解析式）；3) 当r (k)取何值时该惩罚函数的最优解与原问题的最优解一致？并解出最优解。
自考《现代设计方法》试题及答案
四川自考《现代设计方法》习题一、单选题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. 工程数据处理中，使用线性插值法完成（A ）A.一元插值B.二元插值C.曲线拟合D.曲线绘制3. 三维几何造型是CAD 中的一种（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4. CAD 系统中，支撑用户进行CAD 工作的通用性功能软件是（B ）A.系统软件B.支撑软件C.专用操作软件D.专用应用软件5. 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6. CAD 系统中不是按其描述和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7. 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→NDCB ．NDC→DC→WC C．WC→NDC→DCD ．DC→WC→NDC8. 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9. 下列设备不属于CAD 作业输入设备的，有（ A ）A ．绘图仪B ．键盘C ．数字化仪D ．光笔10. 为使窗口—视区变换后的图形在视区中输出而不失真，则（ C ）A ．yb xl W W =yb xl V VB ．yt xr W W =yt xr V VC ．ybyt xl xr W W W W --=yb yt xl xr V V V V -- D ．yt xr yb xl V V W W --=yt xr yb xl W W V W -- 11. 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12. 三维图形变换矩阵⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=s n m l r j i h q f e dp c b a T ，中l 表示产生的（D ）A.比例变换B.对称变换C.错切变换D.平移变换13. 二维图形比例变换矩阵中⎥⎦⎤⎢⎣⎡=d a T 00，可有（C ） A.a=0,d=1 B. a=1,d=0 C. a=d=1 D. a=d=014. 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215. 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16. 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 FB.0*)(=∇x F ，H(x*)正定C.H(x*)＝0D.0*)(=∇x F ，H(x*)负定17. 内点罚函数法的特点是（ B ）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18. 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19. 设计体积500cm 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20. 多元函数F(X)在点x*附近偏导数连续，0*)(=∇x F ，H(x*)负定，则该点为F(X)的（ A ）A.极大值点B. 极小值点C.鞍点D.不连续点21. 在单峰搜索区间[x 1, x 3](x 1<x 3)内，取一点x 2，用二次插值法计算得x 4 (在[x 1,x 3]内，若x 2>x 4,并且函数F(x 4)<F(x 2)，则取新区间为（C ）A. [x1, x4]B. [x2, x3]C. [x1, x2]D. [x4, x3]22. 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23. 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 ） A.∑=-=Φm k k X g r X F rX 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)()()](,0max [)(),(μμ D.∑=-=Φmk k X g r X F r X 1)()()](,0min[)(),(μμ 24. 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 nB ．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25. 函数22),(1323121+-+=x x x x x F 在点T x }2,1{=处的梯度是（ A ）A. T }12,1{B.T }1,8{C. T }3,1{D.T }8,0{26. 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27. 函数F (X )为在区间［10，20］内有极小值的单峰函数，进行一维搜索时，取两点13和16，若F (13)＜F (16)，则缩小后的区间为（ C ）A ．［13，16］B ．［10，13］C ．［10，16］D ．［16，20］28. 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29. 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（ D ）A ．(0,2)B ．(1,2)C ．(2,3)D ．(1,3)30. 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 12B. x*=[2，1]T 10C. x*=[2，2]T 12D. x*=[1，0]T 1431. 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.威布尔分布32. 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（ C ）A.0.006B.0.004C.0.01D.0.1233. 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.0.972B.0.99C.0.999D.0.999734. 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（ B ）A. R1＜R2 B. R1＞R2 C. R1= R2 D. R1≤R235. 下列可靠性指标关系式不正确的是（C ）A ．dt t dF t f )()(=B ．1)()(=+t F t RC ．⎰∞=t dt t tf t R )()(D ．⎰∞=0)(dt t tf T 36. 正态分布中的标准差是（ A ）A.表征随机变量分布的离散程度B.表征随机变量分布的集中趋势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37. 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 38. 随机变量A 和B 均服从正态分布，即A=N(μ1,σ1)；A=N(μ2,σ2),则随机变量A 在(μ1-2σ1)～(μ1-σ1)之间分布的百分数与随机变量B 在(μ2+σ2)～(μ2+2σ2)之间分布的百分数（ D ）A.之比为-σ1/σ2B.之比为σ1/σ2C.之比为-σ2/σ1D.相等39. 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40. 零件的强度和应力均服从正态分布，即N(μr ,σr ); N(μs ,σs ),且知μr >μs ,当σr 增大时，零件的可靠度（ B ）A.提高B.降低C.不变D.不定41. 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.200B.1000C.500D.200042. 要提高可靠性的置信度，不应（B ）A.增加强度的样本容量B.加大强度的标准差C.减少应力的均值D.增加应力的样本容量43. N 台具有相同可靠度为R 的设备组成系统，若系统允许 r 台设备失效仍认为正常工作，则该系统的可靠度函数R S 为（B ）A ．R S ＝∑=---n r i i i n i n n R R C )1(B ．R S ＝∑=--n i r r n r n R RC 0)1(C ．R S ＝r r n r n R R C )1(--D ．R S ＝∑=---r i r r n r n R R C0)1(144. N 台具有相同可靠度为R 的设备组成系统，若系统允许 r 台设备失效仍认为正常工作，则该系统的可靠度函数R S 为（ A ）A ．R S ＝∑=---n r i i i n i n n R R C )1(B ．R S ＝∑=--n i r r n r n R RC 0)1(C ．R S ＝r r n r n R R C )1(--D ．R S ＝∑=---r i r r n r n R R C0)1(145. 对于2／3表决系统，下列情况中，系统不能正常工作的是（ A ）A ．a 、b 失效，c 正常B ．a 失效，b 、c 正常C ．a 、b 、c 正常D ．a 、b 正常，c 失效46. 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 ．R S ＝∑=--r i r r n r n R R C 0)1(B ．R S ＝∑=--n i r r n r n R RC 0)1(C ．R S ＝r r n r n R R C )1(--D ．R S ＝∑=---r i r r n r n R R C0)1(147. 根据强度—应力干涉理论可以判定，当强度均值 r 等于应力均值 s 时，则零件可靠度R 的值（C ）A ．小于0.5B ．大于0.5C ．等于0.5D ．等于148. N 个产品进行可靠性试验，在t ～t ＋△t 时间内的失效数为N f (t )，t 时刻的累积失效数N f (t )，则t 时刻的存活频率为（A ）A ．N t N N f )(- B ．N t N f )( C ．tN t N f ∆∆)( D ．t t N N t N f f ∆∆)]([)(- 49. 在t ～t ＋△t 的时间间隔内的平均失效密度f (t )表示（ B ）A ．平均单位时间的失效频数B ．平均单位时间的失效频率C ．产品工作到t 时刻，单位时间内发生失效的概率D ．产品工作到t 时刻，单位时间内发生的失效数与仍在正常工作的数之比50. 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 fB ．0)(N t N s C ．)()(t N t N f s D ．)()(t N t N s f 二、填空题151. 计算机辅助设计(CAD)是指人们在计算机的 软件和硬件 辅助下，对产品或工程进行设计、绘图、分析计算或编写技术文件以及显示、输出的一种设计方法。
《现代设计方法》试题及答案
1.下列关于并联系统说法正确的是？（5.0分）A.并联系统的可靠度不小于任何一个部件的可靠度B.并联系统的可靠度不大于任何一个部件的可靠度C.并联系统可靠度与部件可靠度无法比较大小D.以上都不对我的答案：A√答对2.为了煎锅更好的加热，要求煎锅是热的良导体，为了避免从火上取下煎锅时烫伤，又要求煎锅是热的不良导体，为此发明了带手柄的煎锅。
这是采用了哪种原理?（5.0分）A.空间分离原理B.时间分离原理C.基于条件的分离原理D.整体与部分的分离原理我的答案：A√答对3.钢厂余热发电。
这采用了什么发明原理？（5.0分）A.分离原理B.嵌套原理C.预补偿原理D.自服务原理我的答案：D√答对4.如果满足不等式约束极值点存在的K-T条件，要求计算得到的λ（5.0分）A.正数B.负数C.非正数D.非负数我的答案：C×答错5.100个产品工作到80h尚有50个没有失效，在80-82小时之间又失效了4个，则失效率（5.0分）A.4%B.2%C.8%D.以上都不对我的答案：A√答对6.钓鱼竿制作成可伸缩的结构。
这采用了哪种原理？（5.0分）A.分离原理B.嵌套原理C.预补偿原理D.振动原理我的答案：B√答对7.关于坐标轮换法描述正确的是？（5.0分）A.坐标轮换法属于间接法B.分别沿着n个坐标轴方向作n次一维搜索，反复多次，直到满足精度眼球C.对所有的函数都非常有效D.以上都不对我的答案：B√答对8.过某点的梯度与等值线的切线方向之间的关系（5.0分）A.同向B.反向C.正交D.无法确定我的答案：C√答对9.无约束优化问题，多元函数极小值的充要条件（5.0分）A.梯度为0，Hessian为正定矩阵B.梯度为0，Hessian为负定矩阵C.梯度为0D.Hessian为负定我的答案：A√答对10.飞机起落架设计，在起降过程中飞机要求有起落架，而飞行过程中起落架收回到起落架舱内以减少阻力。
这是采用了哪种原理？？（5.0分）A.空间分离原理B.时间分离原理C.基于条件的分离原理D.整体与部分的分离原理我的答案：C×答错1.优化设计模型三要素（5.0分））A.目标函数B.约束方程C.设计变量D.可行域我的答案：ABC√答对2.下列属于创新思维的是哪些？（5.0分））A.逆向思维B.联想思维C.抽象思维D.形象思维我的答案：ABCD√答对3.以下方法中属于间接法的是？（5.0分））A.坐标轮换法B.梯度法C.共轭方向法D.牛顿法我的答案：BC×答错4.下列属于40条发明原理的是哪几条？（5.0分））A.分割原理B.分离原理C.局部质量原理D.时间分离原理我的答案：AB×答错5.关于黄金分割法的以下描述正确的是？（5.0分））A.黄金分割法属于试探法B.黄金分割法属于函数逼近法C.黄金分割法每次缩小比例都是0.618D.以上都不对我的答案：BC×答错1.技术的性能随时间的规律呈S形曲线（5.0分）我的答案：正确√答对2.梯度方向是函数值增长最快的方向（5.0分）我的答案：正确√答对3.对于串联系统，如果各个部件可靠度都是指数分布，则该系统可靠度也是指数分布（5.0分）我的答案：正确√答对4.组织管理上的创新也属于创新（5.0分）我的答案：正确√答对5.将金属温度升高到居里点以上，金属由铁磁体变为顺磁体，这是利用了参数变化原理（5.0分）我的答案：正确√答对。
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2009年4月高等教育自学考试全国统一命题考试现代设计方法 试卷(课程代码 2200)一、单项选择题(本大题共20小题，每小题1分，共20分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1．CAD 技术是一门综台性应用技术，以下技术不属于工程分析技术的是 【 】A ．比化设计方法 B.模拟仿真 C ．软件工程规范 D ．物理特性计算2．一光栅扫描显示器有600条水平扫描线、每条水平扫描线上有800个像素点，每个像素点的状态用8位二进制数表示，则该显示器分辨率的正确表示为 【 】A ．600×800×8 8 800×600 × 8 C ．600×800×256 D ．800×600×2563.根据CAD 软件的分类，以下软件不属于CAD 支撑软件的是 【 】A ．Solid edgeB ．MDTC ．ANSYSD ．FoxBASE4.在CAI)工作过程中，定义规格化设备坐标系是为了图形 【 】A ．显示方便 B.打印方便 C ．编程方便 D.程序移植方便5.在窗口与视区的匹配中，要实现摇视(PAN)功能，需要改变 【 】A ．窗口的定形参数B ．窗口的定位参数C ．视区的定形参数D ．视区的定位参数6.三维图形基本变换矩阵⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡1,0,0,00,1,,00,0,1,00,0,0,1h 其中h ≠0．它产生的错切变换为 【 】 A. y 含Z 的错切 B Z 含y 的错切 C ．x 含Z 的错切 D ．Z 含x 的错切7.用有限元法分析等截面杆的拉压问题．其单元刚度矩阵司以下因素无关的是 【 】A.材料的弹性模量 B ．材料的泊松比C.杆的横截面积D.杆的长度8．以下矩阵有可能不是对称矩阵的是 【 】A ．弹性矩阵B ．单元刚度矩阵 C.坐标转换矩阵D ．总体刚度矩障9．以下优化设计问题是线性规划问题的是 【 C 】10.在长为L 的区间[a,b]上用黄金分割法进行一维搜索，第一次搜索的两个点为1a ,2a ，若 F (1a )=F(2a ),则第二次搜索区间缩小为 【 】A ．0．382LB ．0．236LC ．0．5LD ．0．618L11．在采用变尺度搜索过程中，迭代公式其中对变尺度矩阵A ()k 的要求是 【 】A ．必须是正定矩阵B ．必须是半正定矩阵C ．必须是对称正定矩阵D ．必须是对称半正定矩阵 12．在混合罚函数法优化算法中，惩罚因子r ()k 和M ()k 比较合适的关系为 【 】A ．r ()k = M ()kB ．M ()k =()k rC. M ()k =()k r 1D. M ()k =()k r 113．有限元分析中，总体刚度矩阵的阶数的决定因索是 【 】A ．单元类型和节点数量B ．单元类型和单元数量C ．节点数量和单元尺寸D ．节点数量和单元尺寸14．平面三角形单元的坐标转换矩阵的阶数为 【 】A ．2×2B ．2×4C ．4×4D ．6×615.有限元分析中，材料特性对应力和应变是有影响的，材料特性的影响表现在 【 】A ．单元刚度矩阵和弹性矩阵B ．单元刚度矩阵和几何矩阵C ．弹性矩阵和坐标转换矩阵D ．坐标转换矩阵和几何矩阵16．对一批灯具在其额定电压下进行产品质量测试，发现其在使用到150小时时产品可靠度为0.6，此时的累积失效概率为 【 】A 0．15B ．0．4C ．0．6D ．0．8517．威布尔分布中，当其参数y<0时，表示 【 】A ．该产品在工作前，即存储期间已失效B ．大多数元件和零件的失效模式C ．该产品开始使用时就存在失效的可能性D ．该产品有一段不失效的时间18．当强度均值小于应力均值时，这时失效概率 【 】A ．小于50％B ．等于50％ C.大于50％D ．大于60％19．某单位称自己的产品可靠性在90％以上，技术监督局拙取1000件该产品，分10组进行产品质量试验，发现其中有两组试验结果的可靠度在90％以下，对该单位的产品可靠性 在90％以上具有的置信度为 【 】A ．10％B ．20％C ．80％D ．90％20．在一个并联元件组成的系统中，若减少二个元件，则系统的可靠度 【 】A ．减少B ．不变C ．增加D ．不确定二、多项选择题(本大题共5小题，每小题2分。
《现代设计方法》试题及答案
《现代设计方法》试题及答案1.下列关于并联系统说法正确的是？（5.0分）A.并联系统的可靠度不小于任何一个部件的可靠度B.并联系统的可靠度不大于任何一个部件的可靠度C.并联系统可靠度与部件可靠度无法比较大小D.以上都不对我的答案：A√答对2.为了煎锅更好的加热，要求煎锅是热的良导体，为了避免从火上取下煎锅时烫伤，又要求煎锅是热的不良导体，为此发明了带手柄的煎锅。
这是采用了哪种原理?（5.0分）A.空间分离原理B.时间分离原理C.基于条件的分离原理D.整体与部分的分离原理我的答案：A√答对3.钢厂余热发电。
这采用了什么发明原理？（5.0分）A.分离原理B.嵌套原理C.预补偿原理D.自服务原理我的答案：D√答对4.如果满足不等式约束极值点存在的K-T条件，要求计算得到的λ（5.0分）A.正数B.负数C.非正数D.非负数我的答案：C×答错5.100个产品工作到80h尚有50个没有失效，在80-82小时之间又失效了4个，则失效率（5.0分）A.4%B.2%C.8%D.以上都不对我的答案：A√答对6.钓鱼竿制作成可伸缩的结构。
这采用了哪种原理？（5.0分）A.分离原理B.嵌套原理C.预补偿原理D.振动原理我的答案：B√答对7.关于坐标轮换法描述正确的是？（5.0分）A.坐标轮换法属于间接法B.分别沿着n个坐标轴方向作n次一维搜索，反复多次，直到满足精度眼球C.对所有的函数都非常有效D.以上都不对我的答案：B√答对8.过某点的梯度与等值线的切线方向之间的关系（5.0分）A.同向B.反向C.正交D.无法确定我的答案：C√答对9.无约束优化问题，多元函数极小值的充要条件（5.0分）A.梯度为0，Hessian为正定矩阵B.梯度为0，Hessian为负定矩阵C.梯度为0D.Hessian为负定我的答案：A√答对10.飞机起落架设计，在起降过程中飞机要求有起落架，而飞行过程中起落架收回到起落架舱内以减少阻力。
现代设计试卷答案及分析
重点复习一、名词解释1、产品可靠性指产品在规定的条件下、规定的时间内完成规定的功用的能力。
2、混合惩罚函数法此法是把内点法和外点法结合起来，用来求解同时具有等式约束和不等式约束函数的优化问题。
3、实体模型不仅描述了实体的全部几何信息，而且定义了点、线、面、体的拓扑信息。
4、仿真指通过对模拟系统的实验去研究一个存在或设计中的系统。
5、虚位移指假想的、几何可能的、任意微小的位移。
二、填空1、现代设计技术体系由基础技术、主体技术、支撑技术和应用技术四个层次构成。
2、绿色设计的核心是3R，其中3R具体指Reduce 、Reuse 、 Recycle 。
3、黄金分割法适用于区间上任何单谷极小值的问题，又称0.618 法。
4、数据模型是指数据库内部数据的组织方式，最常用的数据模型有三种：层次型、网络型和关系型。
5、目前比较常用的程序语言有C语言、Pascal语言、Basic语言、Lisp语言和Java语言。
6、工程上使用的三视图是指主视图、俯视图、左视图。
7、优化问题按目标函数的性质和约束的性质分为无约束优化和有约束优化。
8、用有限元法求解汽车在路面谱激励下的响应，该问题属于瞬态问题。
9、200只灯泡工作100小时后，有20只损坏，此时这批灯泡的存活频率为 0.9 。
10、设计体积为500cm3的园柱形包装盒，按用料最省的原则，确定其高度H直径D的尺寸，该问题的目标函数为DHDXFππ+=221)(min。
三、单项选择题1、CAD一词已经成为世界通用的名词，它是指（C ）A．计算机辅助工程B．计算机辅助制造C计算机辅助设计D．计算机辅助工艺规程设计2、一个点集，如果连接其中任意两点X 1和X 2的线段都全部包括在该集合内，该点集称为（ A ）。
A ．凸集 B.非凸集 C.凸函数 D.凸规划3、多元函数F(x)在点X *附近一阶偏导数连续，则该点为极大值点的充分条件为（ D ）A ．F （x *）=0B ． F （x *）=0，H （x *）正定 C ．F （x *）=0 D ． F （x *）=0，H （x *）负定 4、对约束优化问题，设计变量的选择（ C ）A ．可以在可行域中B ．不允许在可行域中C ．只允许在可行域中D ．不一定在可行域中5、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 ）A ．⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡11510010001B ．⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--11510010001C ．⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡101001500010D ．⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡1151001015101 四、多项选择题1、设计原则一般包括（ ABCD ）。
现代设计方法试卷及答案
《现代设计方法》考试题一．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Tx ]2,3[0=则初始点处的函数梯度、海森矩阵及其逆矩阵为0301121224(2)2(2)()44(2)12Tx x x f f f x x x x x x ⎡⎤-+-⎡⎤∂∂∇===⎢⎥⎢⎥--∂∂⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎣⎦22122221441112(2)24()4848222122x f x xf f x x x f f x x x -⎡⎤-+-⎡⎤∇===⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎡⎤∂∂⎢⎥∂∂⎢⎥⎢⎥∂∂⎢⎥∂∂∂⎢⎥⎣⎦201111224[()]172448f x -⎡⎤⎢⎥∇=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦代入牛顿法迭代公式，得Tx f x f x x ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=∇∇-=34,38)()]([0121-13111212324(2)2(2)()274(2)120Tx x x f f f x x x x x x ⎡⎤⎡⎤-+-∂∂⎢⎥∇===⎢⎥⎢⎥--∂∂⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎣⎦代入牛顿法迭代公式，得2121-11229[()]()119x x f x f 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。
答：牛顿法：牛顿法是一种经典的优化算法，是一种解析法。
该法为梯度法的进一步发展，他的搜索方向是根据目标函数的负梯度和二阶偏导数矩阵来构造的。
牛顿法分为原始牛顿法和阻尼牛顿法两种。
原始牛顿法的基本思想是：再求目标函数f (X)的极小值时，现将它在点处展开为泰勒二次近似式ф（X ），然后求出这个二次函数的极小点，并以此点作为原目标函数的极小点的一次近似值;若此值不满足收敛精度的要求，则可以以此近似值作为下一次迭代的初始点，照上面的阻尼牛顿法：为了克服牛顿法的缺点，保留选牛顿方向为搜索方向，摒弃其步长恒取1，而用一维搜索确定最优步长迭代公式是。
现代设计方法测试题3及答案
现代设计⽅法测试题3及答案《现代设计⽅法》（总分100分）⼀单项选择题（每⼩题1.5分，共27分）1.已知⽅程组56113271212x 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（ D ） A 、-=245652x B 、x x 122373+= C 、-=-2433432x D 、-=85252x2.图⽰平⾯结构的总体刚度矩阵［Ｋ］和竖带矩阵［K *］的元素总数分别是（ A ） A 、400和200 B 、400和160 C 、484和200 D 、484和1603.某平⾯三⾓形单元，其局部码依次对应的总码分别为8、2和6。
该单元刚度矩阵中的元素k 25，应放⼊总体刚度矩阵[K]的（B ）A.、第20⾏5列 B 、第16⾏11列 C 、第20⾏10列 D 、第16⾏8列 4.若把平⾯应⼒问题的单元刚度矩阵改为平⾯应变问题的单元刚度矩阵只需将（ B ） A 、E 换成E/(1-µ2)，µ换成µ/(1-µ2) B 、E 换成E/(1-µ2)，µ换成µ/(1-µ) C 、E 换成E/(1-µ)，µ换成µ/(1-µ2) D 、E 换成E/(1-µ)，µ换成µ/(1-µ) 5.坐标转换矩阵可归类为（ A ）A 、正交矩阵B 、奇异矩阵C 、正定矩阵D 、对称矩阵 6.刚架杆单元与平⾯三⾓形单元（ D ）A 、单元刚度矩阵阶数不同B 、局部坐标系的维数不同C 、⽆任何不同D 、节点截荷和位移分量数不同7.利⽤0.618法在搜索区间［a,b］内确定两点a1=0.382,b1=0.618，由此可知区间［a,b］的值( C )A、［0.1,0.9］B、［0,1.382］C、［0,1］D、［0,1.618］8.f(x)在区间［x1,x3］上为单峰函数，x2为区间中的⼀点，x4为利⽤⼆次插值法求得的近似极值点，若x4-x2<0,且f(x4)A、［x1,x4］B、［x2,x3］C、［x1,x2］D、［x4,x3］A、2.6B、2.9C、2.69D、2.6510.任选N0个产品，在规定的条件下进⾏可靠性试验，记录了时间间隔［t,t+△t］的产品失效数△N f(t),t时刻的累积失效数N f(t)和仍在正常⼯作的产品数N s(t).计算产品的在［t,t+△t］内的平均失效率λ为( D )A、λ=?N tN t tff()()B、λ=N tN t tsf()()?C.、λ=-N tN N tff()[()]D.、λ=N tN t t11.A，B两产品的寿命均服从正态分布，已知σA=100,σB=200,µA=µB=1000⼩时，则两产品的寿命均⼤于600⼩时有( A )A、R A(600)>R B(600)B、R A(600)=R B(600)C、R A(600)D、不确定12.下列各组可靠性指标中，均属概率指标的是( B )A、R(t) f(t) t rB、f(t) R(t) λ(t)C.F(t) T λ(t)D.t rλ(t) F(t)13.图⽰两系统均由A、B组成，若A、B有⼀个单元失效，则( C )A、甲系统⼯作，⼄系统失效B、甲、⼄两系统都能正常⼯作C、⼄系统⼯作，甲系统失效D、甲、⼄两系统均失效14.以下哪⼀种软件具有⼤型通⽤有限元分析功能( B )A.、AutocadB.、Ansys C、.Unigraphics D、.Pro/Engineering15.对薄平板来说其沿板厚⽅向的应⼒问题( C )A.、应⼒为零应变为零B、应⼒不为零应变为零C、应⼒为零应变不为零D、应⼒不为零应变不为零16.已知单元的节点局部与总码的对应关系如下，单元e:1(e)2(e)3(e)——5 3 2试写出单元e在整体坐标中的单元刚度矩阵为( A )A、［K］(e)=K K KK K KK K K555352353332252322B、［K］(e)= K K KK K KK K K 222325 323335 525355C、［K］(e)= K K KK K KK K K 553525 533323 523222D、［K］(e)=K K KK K KK K K22325223335325352217.下列哪⼀类构件不能看作轴对称问题处理( D )A、活塞B、齿轮C、蜗杆D、飞机机翼18.下列哪⼀步属于有限元后处理的范畴( A )A、对变形结果图象化显⽰B、⽹络的划分C、对节点进⾏⾃动编码D、各节点坐标值确定⼆、多项选择题（每⼩题2分，共6分）1.下列⽮量组中，关于矩阵A=..共轭的⽮量组是（BC ）A、s1={0 1}s2={1 0}TB、s1={-1 1}T,s2={1 1}TC、s1={1 0}T,s2={1 2}TD、s1={1 1}T,s2={1 2}TE、s1={1 2}T,s2={2 1}T2.总体刚度矩阵在⽤划去⾏列法引⼊⽀承条件后具有的特性有（BCDE ）A.奇异性B.对称性C.稀疏性D.⾮奇异性E.分块性3.要提⾼可靠的置信度，应（ACDE ）A.增加强度的样本容量B.加⼤强度的标准差C.减⼩应⼒的均值D.增加应⼒的样本容量E.提⾼可靠性系数三、填空题（每空2分，共10分）1 在约束优化问题的建模中，约束条件⽋缺会导致所求的解不满⾜设计要求，约束条件过多会导致所求的解并⾮最有解。
现代设计方法
一、单项选择题1、在以下计算机辅助设计（CAD）涉及到的技术中，属于优化设计技术的是（分数：1分）A. 图形处理技术B. 软件设计技术C. 文档处理技术D. 工程分析技术正确答案：D2、以下显示设备不是以扫描原理进行显示的是（分数：1分） A. 激光显示器 B. CRT隔行显示器 C. 液晶显示器 D. CRT逐行显示器正确答案：C3、在消隐处理中，当进行平面可见性测试时，若平面可见，则该面的法线矢量和视线矢量的夹角（分数：1分） A. 大于90° B. 小于90° C. 大于180° D. 小于180°正确答案：A4、在CAD作业过程中使用的表面几何模型，不能用于（分数：1分） A. 两个平面求交线 B. 求形体的剖面线 C. 用于生成三视图 D. 自动进行物性计算正确答案：D5、函数在极值点处（分数：1分） A. 梯度为零矢量 B. 函数值肯定大于零 C. 梯度为非零矢量 D. 函数值肯定小于零正确答案：A6、在平面三角形单元中，每个节点的位移分量个数为（分数：1分） A. 1 B. 2 C. 3D. 4正确答案：B7、采用一种单元对结构进行有限元分析时，在未引入支撑条件前，总体刚度矩阵的阶数（分数：1分）A. 由单元类型和数目决定B. 由单元数目和节点数目决定C. 由单元类型和节点数目决定D. 仅由节点数目决定正确答案：C8、平面问题的弹性矩阵与（分数：1分） A. 单元的材料特性和尺寸都有关 B. 单元的材料特性和尺寸都无关 C. 仅与单元尺寸有关D. 仅与单元的材料特性有关正确答案：D9、采用杆单元分析平面刚架问题时，坐标转换矩阵的阶数为（分数：1分） A. 2×2 B. 2×4 C. 4×4 D. D.6×6正确答案：D10、有a、b、c三个元件分别组成的串联系统甲、并联系统乙和表决系统丙，若元件a失效，则（分数：1分）A. 甲、乙系统可以工作，丙系统不能工作B. 乙、丙系统可以工作，甲系统不能工作C. 甲、丙系统可以工作，乙系统不能工作D. 甲系统可以工作，乙、丙系统不能工作正确答案：B11、抽取100只灯泡进行质量试验，试验到50小时有20只损坏，试验到70小时又有20只损坏，从50到70小时这段时间的平均失效密度为（分数：1分） A. 0.01 B. 0.0125 C. 0.2 D. 0.8正确答案：A12、按Cohen-Sutherland编码裁剪算法裁剪线段，如果线段两个端点编码按位进行逻辑乘，结果为零，则（分数：1分） A. 若线段在一个区，则全部可见 B. 若线段在一个区，则全部不可见 C. 若线段在一个区，则部分可见D. 若线段在三个区，则部分可见正确答案：A13、在CAD作业过程中，为了定义图形方便，通常在不同的情况下采用不同的坐标系。
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.∑=-=Φmk k X g rX F rX 1)()()(/1)(),(μμ B.∑=+=Φmk k X g rX F r X 1)()()(/1)(),(μμ C.∑=-=Φmk k X g rX F r X 1)()()](,0max[)(),(μμ D.∑=-=Φmk k X g rX F r X 1)()()](,0min[)(),(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.0.006B.0.004C.0.01D.0.129. 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＜R2B. R1＞R2C. R1= R2D. R1≤R210. 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 ．)(N t N f B ．0)(N t N s C ．)()(t N t N f s D ．)()(t N t N s f 二、 填空题 ( 每题1分，共10题，共10分 )11. 显示器中的坐标系是 坐标系 。
现代设计方法试题答案
1.下列发明专利的发明难度最大的是哪一种？（5.0分）A.通常的设计问题B.解决了一个冲突C.对已有系统的根本性改进D.罕见的科学原理导致一种新的发明或发现我的答案：D √答对2.关于黄金分割法描述正确的是？（5.0分）A.每次区间缩减的比例都是相同的B.区间缩减比例越来越大C.区间缩减比例越来越小D.以上都不对我的答案：A √答对3.关于梯度法描述正确的是哪一个？（5.0分）A.该方法是所有方法中搜索速度最快的B.相邻两次搜索方向是垂直的C.相邻两次搜索方向是平行的D.以上都不对我的答案：B √答对4.过某点的梯度与等值线的切线方向之间的关系（5.0分）A.同向B.反向C.正交D.无法确定我的答案：C √答对5.使用一条牵引线将水底位置探测器拖在船的后方，可以减少轮船自身振动对探测器的影响。
这采用了哪种原理？（5.0分）A.分离原理B.嵌套原理C.预补偿原理D.振动原理我的答案：A √答对6.关于Hessian矩阵描述正确的是哪一个？（5.0分）A.对称矩阵B.正定矩阵C.负定矩阵D.以上都不对我的答案：A √答对7.单峰区间的几何特性？（5.0分）A.高-低-高B.高-高-低C.低-高-高D.以上都不对我的答案：A √答对8.利用振动消除胆结石或肾结石。
这采用了什么原理？（5.0分）A.分离原理B.嵌套原理C.预补偿原理D.振动原理我的答案：D √答对9.为了煎锅更好的加热，要求煎锅是热的良导体，为了避免从火上取下煎锅时烫伤，又要求煎锅是热的不良导体，为此发明了带手柄的煎锅。
这是采用了哪种原理?（5.0分）A.空间分离原理B.时间分离原理C.基于条件的分离原理D.整体与部分的分离原理我的答案：A √答对10.折叠式自行车在行走时体积大，储存时体积小，这是采用了哪种原理？（5.0分）A.空间分离原理B.时间分离原理C.基于条件的分离原理D.整体与部分的分离原理我的答案：A ×答错1.关于梯度的描述正确的是哪几个？（5.0分））A.梯度是函数值增长最快的方向B.负梯度方向是函数值下降最快的方向C.梯度方向和等值线切线方向正交D.函数沿着梯度方向的变化率最大我的答案：AC ×答错2.约束方程按照其数学方程表达式形式，可以分为哪几类？（5.0分））A.不等式约束B.等式约束C.边界约束D.性能约束我的答案：ABC ×答错3.关于可靠度分配原则描述正确的是？（5.0分））A.技术水平成熟的零件分配较高的可靠度B.简单的零件分配较高的可靠度C.重要的零件分配较高的可靠度D.工作条件严酷，难以保证可靠性的零件分配较低的可靠度我的答案：ABC ×答错4.优化计算的终止准则有哪些？（5.0分））A.点距准则B.函数下降量准则C.梯度准则D.以上都不对我的答案：BC ×答错5.以下方法中属于直接法的是？（5.0分））A.坐标轮换法B.梯度法C.共轭方向法D.牛顿法我的答案：ABD ×答错1.串联系统的分布函数等于所有部件分布函数的乘积（5.0分）我的答案：正确×答错2.TRIZ起源于苏联，是以Altshuller为首的专家对大量的专利文献加以研究后得出。
现代设计方法自考试题参考答案及评分标准
内蒙古自治区二00三年下半年高等教育自学考试现代设计方法 试题参考答案及评分标准(B265)一、 单项选择题（本大题20小题，每小题1分，共20分）1.C2.C3.D4.D5.B6.A7.C8.A9.D 10.C 11.B 12.D 13.D 14.C 15.A 16.C 17.B 18.A 19.D 20.A二、 多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）21.A,C,E 22.A,B,C,D,E 23.B,C,D 24.A ，D 25.B,E 三、 填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）26.专用应用软件 27.有 28. 梯度▽F (X) 29.上升 30.性能 31. 332.常应力 33.产品从开始使用到发生故障的平均时间 34.可靠度 35. 56％四、 简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分） 36. 【参考答案】已知由线图或实验所得m 个点的值(x 1,y 1),(x 2,y 2),……,(x m ,y m ),设拟合公式为y=f(x),因此每一节点处的偏差为 e i =f(x i )-y j i=1,2, …,m （3分） 偏差的平方和为[]2112)(∑∑==-=mi i i mi iy x f e要使拟合公式y=f(x)很好地拟合m 个点的值,就要求其偏差的平方和最小,此为最小二乘法拟合。
（3分）37. 【参考答案】在原目标函数中添加一些与约束函数有关的项,形成一个新的目标函数(即罚函数)。
（3分）用新的目标函数取代原目标函数,然后用无约束优化方法求新目标函数的最优解。
（3分）38. 【参考答案】1) 对整个结构进行简化。
（1分）2) 求出各单元的刚度矩阵。
（1分） 3) 集成总体刚度矩阵并写出总体平衡方程。
（2分） 4) 引入支撑条件，求出每个节点的位移。
（1分）5) 求出各单元内的应力和应变。
（1分）39. 【参考答案】当强度均值大于应力均值时,失效概率小于50% ，（2分） 当强度均值等于应力均值时,失效概率为50% ， （2分）当强度均值小于应力均值时,失效概率大于50% 。
现代设计方法试卷1及答案
1一、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*）=0B. ▽F（X*）=0,H（X*）正定C. H（X*）=0D. ▽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. 0.006B. 0.004C. 0.01D. 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。
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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=04. 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)(),(μμB.∑=+=Φmk k X g r X F r X 1)()()(/1)(),(μμ C.∑=-=Φm k k X g r X F r X 1)()()](,0max[)(),(μμ D.∑=-=Φmk k X g r X F r X 1)()()](,0min[)(),(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.0.006B.0.004C.0.01D.0.129. 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＜R2B. R1＞R 2C. R1= R2D. R1≤R210. 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二、 填空题 ( 每题1分，共10题，共10分 )11. 显示器中的坐标系是 坐标系 。
12. 数据模型是数据库内部数据的组织方式，包括的是 、 、关系型。
13. 有限元位移法中单元分析的主要内容 。
14. 设某约束优化问题目标函数为F (X )，3个约束条件为g i (X )≤0，(i =1,2,3)，在X 0点满足 －∇F (X 0)＝2∇g 1(X 0)＋∇g 2(X 0)，则起作用的约束为 。
15. 常用的一维最优化方法有黄金分割法和 。
16. 设F (X )是区间[a,b]上的单峰函数，1、2是该区间的内点，且有F (1)<F (2)，则可将区间缩小为 。
17. 有两个电容串连的电路，设R 1、R 2、F 1、F 2分别为两个电容的可靠度与失效概率，则该电路的可靠度为 。
18. 弹性模量E 是指单元体只在X 方向拉伸时，X 方向上的正应力(σX )与 的比值。
19. 正态分布曲线与横坐标轴间围成的总面积恒等于 。
20. 应力、强度均为正态分布时的安全系数是 。
三、 简答题 ( 每题10分，共4题，共40分 )21. 设计数据处理的常用方法有那些？22. 简述求解优化问题的图解法基本步骤。
23. 请简述梯度法和共轭梯度法的特点。
24. 简述可靠性的重要意义。
四、 计算题 ( 每题10分，共4题，共40分 )25. 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。
26. 用梯度法求解96)(m in 12221+-+=x x x X f ，[]TX 1,1)0(= ，1.0=ε。
27. 零件在工作中，作用在零件上的应力呈指数分布，均值为MPa 1000=σμ，强度服从正态分布，均值：MPa 2100=δμ，标准差：Mpa S 168=δ，试计算该零件的可靠度与失效概率。
28. 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）(1)试判断这批钢轴的废品率是多少？(2)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？一、 单选题1．A 2.C 3.C 4.B 5.A 6.D 7.C 8.C 9.B 10.B二、 填空题11．绝对12.13. 1.结构离散化；2.单元分析；3.整体分析14. g1(X )和g2(X )15. 抛物线法（二次插值法）16. [a,2]17. R1*R2]18. X 方向上的正应变19. 110.三、 简答题 ( 每题10分，共4题，共40分 )21. 设计数据处理的常用方法有那些？（1）取整数（2）四舍五入取整（3）按某数的倍数取整（4）取标准值（5）判断两实数是否相等22. 简述求解优化问题的图解法基本步骤。
答：图解法的基本步骤是：首先确定设计空间；再作出约束可行域；画出目标函数的一簇等值线；最后根据等值线与可行域的相互关系确定最优点。
23. 请简述梯度法和共轭梯度法的特点。
梯度法：梯度法又称最速下降法，基本原理是在迭代点附近采用使目标函数值下降最快的负梯度方向作为搜索方向，求目标函数的极小值。
特点：迭代计算简单，只需求一阶偏导数，所占的存储单元少，对初始点的要求不高，在接近极小点位置时收敛速度很慢。
共轭梯度法：在梯度法靠近极值点收敛速度减慢的情况下，共轭梯度法可以通过构造共轭方向，使其收敛速度加快，具有一次收敛速度，使得计算过程简便，效果又好；在每一步迭代过程中都要构造共轭方向，比较繁琐。
24. 简述可靠性的重要意义。
可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。
可靠性是一项重要的质量指标。
1）高可靠性产品才能满足现代技术和生产的需要；2）高可靠性产品可获得高的经济效益；3）高可靠性产品，才有高的竞争能力四、 计算题25. 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。
解：第一次缩小（1）在初始区间[0,3]内，取计算点a 1(0) 、a 2(0)并计算函数值，有a 1(0)=0+0.382*3=1.146 f 1=f(a 1(0))= 1.043a 2(0)=0+0.618*3=1.854 f 2=f(a 2(0))= 2.459(2)比较函数值，存在f(a 1(0)) ＜ f(a 2(0)),则极小点在[0, 1.854]之间a 1(1)= 0.708 f 1=f(a 1(1))= 1.170a 2(1)= 1.146 f 2=f(a 2(1))= 1.042(3)判别迭代终止条件1.854>1.0=ε第二次缩小(1)比较函数值，存在f(a 1(1))> f(a 2(1)),则极小点在[0.708, 1.854]之间a 1(2)= 1.146 f 1=f(a 1(2))= 1.043a 2(2)= 1.416 f 2=f(a 2(2))= 1.347(2)判别迭代终止条件1.146>1.0=ε第三次缩小(1)比较函数值，存在f(a 1(2)) ＜ f(a 2（2)),则极小点在[0.708, 1.416]之间a 1(3)= 0.979 f 1=f(a 1(3))= 1.001a 2(3)= 1.146 f 2=f(a 2(3))= 1.043(2)判别迭代终止条件0.708>1.0=ε011.12*=+=b a a 1)(*=a f26. 用梯度法求解96)(m in 12221+-+=x x x X f ，[]TX 1,1)0(= ，1.0=ε。
解：第一次迭代初始点[]TX 1,1)0(= 此时5)()0(=X f ； 函数梯度表达式是[]T x x x x f X f 2121262),()(-=∇=∇ 由于[]T X 1,1)0(=，计算出[]TX f 24)()0(-=∇ 沿)()0(X f ∇-方向求一维极小：9]41[6]21[]41[9][6][][)())(()(22)1(12)1(22)1(1)1()0()0(++--++=+-+==∇-=a a a X X X X f X f a X f a q 由0)(=daa dq 得5.0)0(=a 从而得T X f a X X ]03[)()0()0()1(=∇-=此时函数值为0)()1(=X f第二次迭代初始点[]TX 03)1(= 此时0)()1(=X f 由于[]T X 03)1(=，计算出[]TX f 00)()1(=∇ 1.0)()1(=∇ε X f 迭代终止函数值为0)()1(=X f27. 零件在工作中，作用在零件上的应力呈指数分布，均值为MPa 1000=σμ，强度服从正态分布，均值：MPa 2100=δμ，标准差：Mpa S 168=δ，试计算该零件的可靠度与失效概率。
解：08.1220-=+-=σδσδμμS S z 可靠度1401.0)2(ex p 21)2ex p(210022=-=-=⎰⎰∞-∞-dz z dz z R z z 失效概率8599.01=-=R F28. 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）(1)试判断这批钢轴的废品率是多少？(2)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)废品率=02275.097725.01)2(1)005.049.15.1(1=-=Φ-=-Φ- (2) 95.0)(=Φz cm d d z 498.164485.1005.049.1==-=。