现代设计理论与方法题

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现代设计理论与方法(优化设计第二章)

证明：作变换 X Y Q b 式中： (Y ) f (Y Q 1b)
1
致 1 结论：Q为正定矩阵的二次型 Y QY 的等值面是以 Y 0知 2 的同心椭球面族。原二次函数就是以 X Q b 为中力行心的同心椭球面族，椭圆中心为极小值点。
0
f x2
f xn x
T
0
明德x0
f i 1 xi
n
cos i f ( x0 )T d f ( x0 ) cos(f , d )
x0
多元函数的梯度的模：
f 1/ 2 f ( x0 ) [ ( ) ] i 1 xi x0
x2 1
该方向上的单位向量为
4 2 2 5 0 5 f ( x ) e 0 2 2 1 f ( x ) 4 (2) 5 5
2 2 1 0 5 5 5 5 新点 x x1 x 0 e 1 1 1 5 1 5 5 5
明德任责
Q为对称矩阵，f ( X ) X T QX
二次型
f ( X ) 致 2QX
知力行
第二节多元函数的泰勒展开
1、一元函数
f x 在
x x0
点处的泰勒展开为：
1 x0 x f x0 x 2 f x f x0 f 2
f x1 x x2 x 2 0
2 f x1x2 x1 2 x f 2 致 2 知 x2 x
0
明德任责
力行
2 f x12 令 G ( x0 ) 2 f x x 2 1

现代设计理论与方法-优化设计

（4）遗传算法使用概率搜索技术。遗传算法的选择、交叉、变异等运算都是以一种概率的方式来进行的，因而遗传算法的搜索过程具有很好的灵活性。随着进化过程的进行，遗传算法新的群体会更多地产生出许多新的优良的个体
第二十页，共57页。
传统搜索方法
第二十一页，共57页。
遗传算法简介
遗传算法简称GA（Genetic Algorithm），最早由美国 Michigan 大学的 J. Holland 教授提出（于上世纪60-70年代，以1975年出版的一本著作为代表）,模拟自然界遗传机制和生物进化论而成的一种并行随机搜索最优化方法。
设计常量：可以根据客观规律或具体条件预先确定的参数，如材料的力学性能，机器的工况系数等。
设计变量：在设计过程中不断变化，需要在设计过程中进行选择的基本参数，称为设计变量，如几何尺寸、速度、加速度、温度等。
第二页，共57页。
优化设计实例
设计一密闭矩形容器，其容积为3m3，容器的宽度不小于1.5m，以便于装卸车搬运，为使成本最低，要求用料最省。
第二十八页，共57页。
若只有选择和交叉，而没有变异，则无法在初始基因组合以外的空间进行搜索，使进化过程在早期就陷入局部解而进入终止过程，从而影响解的质量。为了在尽可能大的空间中获得质量较高的优化解，必须采用变异操作。
第二十九页，共57页。
遗传算法的特点
（1）遗传算法是对参数的编码进行操作，而非对参数本身，这就是使得我们在优化计算过程中可以借鉴生物学中染色体和基因等概念，模仿自然界中生物的遗传和进化等机理
第十页，共57页。
3）分类按约束条件，又可分为性能约束和边界约束。（1）性能约束是针对设计对象的某种性能或指标而给出

现代设计理论与方法(最终版)

第一章设计方法学1. 现代设计目标：缩短产品设计周期；提高产品质量；降低生产成本。

T--缩短产品设计周期Q--提高产品质量C--降低其成本2. 传统设计法特点：静态的、经验的、手工式的、（近似计算）现代设计法特点：动态的、科学的、计算机化的、（精确计算）3.现代设计理论与方法的发展分为：（1)直觉设计阶段（2)经验设计阶段（3)半理论半经验设计阶段（4)现代设计阶段4.系统－执行特定功能而达到特定目的，相互联系，相互作用的元素。

具有特定功能的、相互间具有一定联系的许多要素构成的一个整体，即由两个或两个以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体都是系统。

5.系统化设计的特征：由上而下、由总到细。

基本方法：系统的分析和综合。

6.黑箱法定义：把系统看成是一个不透明的，不知其内部结构的“黑箱”，在不打开黑箱的前提下，利用外部观测，通过分析黑箱与周围环境的信息联系,了解其功能的一种方法。

根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入-输出之间的转换，得到相应的解决方法，从而推求出“黑箱”的功能结构，使“黑箱”逐渐变成“灰箱”、“白箱”的一种方法。

7.系统化设计的步骤：8、评价的目标内容：（1) 技术评价目标——可行性，创造性，可靠性（2) 经济评价目标——成本，利润，市场潜力（3）社会评价目标——社会效益和影响9.技术-经济评价法（a)技术价Wt : Wt=(Piqi)/Pmax（Pi-各技术评分值；qi-加权系数；Pmax-最高分值5分或10分）（b)经济价Ww：Ww=Hi/H=0.7Hz/H （Hi-理想成本；H-实际成本）（c)技术-经济综合评价：均值法：W=（Wt+Ww)/2双曲线法：W= (Wt.Ww )10.产品价值V=F/C ( F-功能C-成本)11.寿命周期成本（要会画出它的曲线图，并做分析）C=C1+C2 C1-生产成本C2-使用成本12、提高V途径（分5种情况讨论）F ↑/C →=V ↑功能F →/C ↓=V ↑成本F ↑/C ↓=V ↑功能、成本F ↑↑/C ↑=V ↑功能F ↓/C ↓↓=V ↑成本第二章机械优化设计1.优化设计的数学模型统一形式描述：min f(x) x=[x1,x2,………xn]Ts.t. gi(x)<=0 i=1,2,3…mhj(x)=o j=1,2,……n(p<n)2. 迭代过程X（k+1）=x（k）+α（k）s（k）x（k）——第K步迭代点α（k）——第K步迭步长s（k）——第K步迭代方向3. 终止准则：（1）点距准则：(1)1 k k k ksαε+-=≤X X(2)下降准则：(3）梯度准则：4.一维搜索方法 : 对一维（也称一元或单变量）目标函数f(x)寻求其最优解x*的过得程称为一维优化，所使用的方法称为一维优化方法。

现代设计方法及理论

2009-2010 学年第二学期研究生课程考核（读书报告、研究报告）考核科目：现代设计方法及理论学生所在院（系）：机电学院学生所在学科：机械制造及其自动化题目：机械产品方案的现代设计方法及发展趋势第1页（共6页）机械产品方案的现代设计方法及发展趋势科学技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快。

然而，产品的设计，尤其是机械产品方案的设计手段，则显得力不从心，跟不上时代发展的需要。

目前，计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划已得到了比较广泛和深入的研究，并初见成效，而产品开发初期方案的计算机辅助设计却远远不能满足设计的需要。

为此，作者在阅读了大量文献的基础上，概括总结了国内外设计学者进行方案设计时采用的方法，并讨论了各种方法之间的有机联系和机械产品方案设计计算机实现的发展趋势。

根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征，可以将方案的现代设计方法概括为下述四大类型。

1、系统化设计方法系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。

系统化设计思想于 70 年代由德国学者 Pahl 和 Beitz 教授提出，他们以系统理论为基础，制订了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。

德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制订出标准 VDI2221“技术系统和产品的开发设计方法。

制定的机械产品方案设计进程模式，基本上沿用了德国标准 VDI2221 的设计方式。

除此之外，我国许多设计学者在进行产品方案设计时还借鉴和引用了其他发达国家的系统化设计思想，其中具有代表性的是：(1)将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、工艺规划、作业控制等的基础，从产品开发的宏观过程出发，利用质量功能布置方法，系统地将用户需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。

现代设计方法参考答案

现代设计方法参考答案1.凸规划对于约束优化问题。

2.可行搜寻方向是指当设计点沿该方向作微量移动时，目标函数值下降，且不会越出可行域。

3.设计空间：n 个设计变量为坐标所组成的实空间，它是全部设计方案的组合7.黄金分割法：是指将一线段分成两段的方法，使整段长与较长段的长度比值等于较长段与较短段长度的比值。

8.可行域：满足全部约束条件的设计点，它在设计空间中的活动范围称作可行域一、与文件系统相比，数据库系统的主要特征有哪些？关于数据库系统比照文件系统的优点有：1、提高了数据的共享性，使多个用户能够同时访问数据库中的数据。

2、提高了数据的全都性和完整性。

3、供给数据与应用程序的独立性。

二、常用的牢靠度安排方法有哪三种？各自的安排原则是什么？答：常用的牢靠度三种安排方法和各自的安排原则如下：〔1〕等同安排法：依据系统中各单元〔子系统或零部件〕的牢靠度均相等的原则安排。

〔2〕加权安排法：把各子系统在整个系统中的重要度以及各子系统的简单度作为权重来安排牢靠度。

〔3〕最优安排法：全面考虑各种殷素的影响，承受优化方法安排牢靠度。

三、在有限元分析时，什么状况下适合选择一维、二维、三维单元？（1）当几何外形、材料性质及其它参数能用一个坐标描述时，选用一维单元。

（2）当几何外形、材料性质及其它参数需要用两个相互独立的坐标描述时，选用二维单元。

（3）当几何外形、材料性质及其它参数需要用三个相互独立的坐标描述时，选用三维单元。

四、简述梯度法的根本原理和特点梯度法的根本原理：梯度法又称最速下降法，根本原理是在迭代点四周承受使目标函数值下降最快的负梯度方向作为搜寻方向，求目标函数的微小值。

梯度法的特点：迭代计算简洁，只需求一阶偏导数，所占用存储单元少，对原始点要求不高，在接近微小点位置时收敛速度很慢。

五、什么是牢靠性、牢靠度？二者有何关系？牢靠性是指产品在规定的时间内，在规定的条件下，完成规定功能的力量；牢靠度是指产品在规定的时间内，在规定的条件下，完成规定功能的概率；两者的联系就在于，牢靠度是对产品牢靠性的概率度量。

现代设计理论与方法复习资料

现代设计理论与方法复习资料一、单选1．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2.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3.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4．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5．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6.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7.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．6，7，88.设备坐标系的维数一般为（ B ）A．一维 B．二维 C三维 D．四维9．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 ）10．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11．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12．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13.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14.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15.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16．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17．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18．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19．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20．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、应力都不为零二、填空题1、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。

现代设计理论与方法课后答案

现代设计理论与方法课后答案
现代设计理论与方法包括以下几个方面：
1. 人机交互设计理论与方法：人机交互设计关注如何使人
与计算机系统之间的交互更加有效、高效和愉悦。

常用的
方法包括用户需求调研、用户界面设计、用户测试和评估等。

2. 用户体验设计理论与方法：用户体验设计关注用户在使
用产品或服务时的感受和满意度。

常用的方法包括用户调研、用户旅程地图绘制、用户故事编写和用户测试等。

3. 设计思维理论与方法：设计思维是一种以人为中心的创
新方法，通过观察、洞察、理解和提出解决方案来解决问题。

常用的方法包括问题定义、创意生成、原型制作和测
试验证等。

4. 可持续设计理论与方法：可持续设计关注如何在设计过
程中考虑环境、社会和经济的可持续性。

常用的方法包括
生命周期评估、材料选择、能源效率和循环利用等。

5. 创新设计理论与方法：创新设计关注如何通过创造性思
维和方法来提供新的解决方案。

常用的方法包括设计思维、设计工作坊、创意技术和设计策略等。

6. 数据驱动设计理论与方法：数据驱动设计关注如何通过
数据分析和用户行为来指导设计决策。

常用的方法包括用
户行为分析、A/B测试、数据可视化和用户反馈分析等。

7. 敏捷设计理论与方法：敏捷设计是一种以快速迭代和团队合作为核心的设计方法。

常用的方法包括敏捷开发、原型制作、用户反馈和迭代设计等。

以上是现代设计理论与方法的一些常见内容，具体的课后答案可能会根据具体的课程内容而有所不同。

现代设计理论

1.现代设计理论与方法是一门基于思维科学、信息科学、系统工程、计算机技术等学科，研究产品设计规律、设计技术和工具、设计实验方法的工程技术学。

2.现代设计理论与方法的主要特点体现在：最优化、数字化、智能化、系统性、创新性和网络化。

3.从对设计含义的理解出发，设计活动具有需求特征、创造性特征、程序特征和时代特征。

4.从人类的发展历史来看，设计经历了4个阶段：直觉设计阶段、经验设计阶段、半理论半经验设计阶段和现代设计阶段。

5.现代产品设计按其创新程度可以分为开发性设计、适应性设计、变形设计3种类型。

一般来说，产品开发要经历功能原理设计、实用化设计、商品化设计三个重要阶段。

6.创造技法主要有：集思广益法、提问追溯法（推理思维法）、联想类比法、组合创新法。

7.优化设计的数学模型由设计变量、目标函数和约束条件3部分组成。

设计变量的个数称为优化设计的维数。

约束条件根据形式不同可分为不等式约束和等式约束，根据性质可分为边界约束和性能约束。

满足所有约束条件的设计点的集合称为可行域。

8.从不同的角度出发，优化问题可以分为不同的类别，跟据设计问题中的有无约束可以分为无约束优化问题和约束优化问题：跟据目标函数和约束函数的性质，优化问题分为线性规划问题和非线性规划问题。

根据目标函数的个数的不同，优化问题可以分为单目优化问题和多目优化问题。

9.数值迭代的终止准则：点距准则、函数值下降量准则、梯度准则。

10.梯度方向是函数值增长最快的方向，称为最速上升方向，负梯度方向是函数值下降最快的方向，称为最速下降方向。

梯度向量与国电X（0）的等值线的切线方向垂直（正交）。

11.黄金分割法亦称0.168法，缩小区间采用序列消去法：是按时称原则来选取中间插入点的X1=a+0.382(b-a) X2=a+0.018(b-a) 这就是黄金分割对称取点的迭代公式，黄金分割法具有均匀的收敛速度。

12.无约束优化方法可以分为间接法和直接法。

间接法又称为解析法，直接法则是只需计算函数值确定迭代方向，常用的间接法有：梯度法、牛顿法、共轭方向法、和边尺度法，常用的直接法有鲍威尔法、坐标轮换法。

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。

现代设计理论与方法复习题

现代设计理论与方法一、填空题1、常用的现代设计方法有、、和。

2、构成优化问题的数学模型的三要素分别是、和。

3、在优化算法的基本迭代公式中，指的是。

4、可靠性设计中常用的分布函数有、和。

5、求总体刚度矩阵的方法主要由两种：一是，即根据总体刚度系数的定义求解；另一种方法是，即由各单元刚度矩阵求总体刚度矩阵。

6、弹性力学中平面问题有和两种。

7、作业对象一般可分为、和三大类。

8、功能原理方案综合常用形态学矩阵，矩阵的行代表，矩阵的列代表。

9、广义的设计指的是对发展过程的安排，包括发、、和。

10、常用的优化算法有、、和。

11、零件可靠性设计时，通过联结方程建立、和三者的关系。

12、设计经历了、、和四个发展阶段。

13、使用鲍威尔法求解二维优化问题，初始搜索方向可设成和。

14、函数在点处的梯度为，海塞矩阵为。

15、平面三节点三角形单元个自由度。

16、常用的评价决策方法有，，和。

17、弹性力学基本方程包括、和。

二、选择题三、名词解释 1、可靠度：2、不可靠度或失效概率：3、失效率： k k k k d x x α+=+1k α()54,21222121+-+=x x x x x x f ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=420X5、狭义设计：6、优化设计的过程：7、计算机辅助设计：8、价值工程：四、简答题1.现代设计、传统设计的区别与联系。

2.可靠性设计有何特点？3.简述共轭梯度法的基本流程。

4.可靠性设计包括哪些内容，各有什么方法？5.运用系统化设计方法进行原理方案设计的主要步骤？6.简述有限法分析的基本过程。

7.作业对象包括哪些？8.什么是系统化设计？步骤？9.现代产品设计的一般进程（技术系统）10.设计发展的阶段11.可靠性设计与传统设计的区别12.现代设计方法的特点。

13.分功能(功能元)求解的方法主要有哪些？五、计算题1、试用算子进行模糊综合评价来评定某学生毕业设计的成绩。

现代机械设计理论与方法

东北大学继续教育学院现代机械设计理论与方法试卷（作业考核线上2） A 卷（共 5 页）总分题号一二三四五六七八九十得分一．选择题（可多选，每題2分，共20分）1. 在全部功能或主要功能的实现原理和结构未知的情况下，运用成熟的科学技术成果所进行的新型的机械产品设计，属于（A）。

A) 开发性设计B) 适应性设计C) 变型性设计2. 机械设计的一般程序，应该是（C）。

A) 设计规划、技术设计、方案设计、施工设计B) 技术设计、设计规划、方案设计、施工设计C) 设计规划、方案设计、技术设计、施工设计D）设计规划、方案设计、施工设计、技术设计3. 机械设计学强调（D）来看机器的组成，因为这更有利于和设计过程中的工作特点相协调。

A) 从机构学的观点B) 从结构学的观点C) 从专业的角度D) 从功能的观点4. 利用对未知系统的外部观测，分析该系统与环境之间的输入和输出，通过输入和输出的转换关系确定系统的功能、特性所需具备的工作原理与内部结构，这种方法称为（A）。

A) 黑箱法B) 列举法C) 移植法D) 筛选法5. 布置传动系统时，一般把链传动安排在传动链的（B）。

A) 低速端B) 高速端6. 以下的结构设计中，哪些结构比较合理？（B）。

A) B)7. 考虑到加工和装配工艺性时，（A）图的设计比较合理。

A) (a) B) (b) C) (c)8. 薄板单元相当于平面单元和薄板弯曲单元的总和，每个节点有（C）个自由度。

A) 2 B) 3 C) 59. 下图中的x1点为（C），x2点为（B ），x3点为（A）。

A) 极限设计点B) 非可行设计点C) 可行设计点10. 吸取、借用某一领域的科学技术成果，引用或渗透到其他领域，用以变革或改进已有事物或开发新产品，这是应用了（C）。

A) 综合创造原理B) 分离创造原理C) 移植创造原理D) 物场分析原理E) 还原创造原理F) 价值优化原理二．判断题：（正确：T；错误：F，各2分，共20分）1. 机械系统方案设计中的关键内容是原理方案设计。

现代设计理论和方法-4c

4、直达思维和旁通思维直达思维：在思考解决问题时，始终不脱离问题情境和要求。直达思维解决较简单的问题特别有效。旁通思维：通过细致分析，把问题转换为另一领域的等价问题。旁通思维抓住问题的本质，通过类比、置换、模拟等方法创造新构思方案。司马光砸缸、圆珠笔芯两种思维往往先使用直达思维无效，才改用旁通思维，但又回归到直达思维，面对问题提出创新方案。
美国心理学家试验发现，推迟判断，在集体思考问题时可多产生70％的新设想，在个人思考问题时可多产生90％的新设想。智力激励会特别强调，与会者在会上不要使用诸如“这根本行不通! ‖―这个想法太荒唐了! ‖ ―这个方案真是绝了! ‖之类的“扼杀句”或“捧杀句”。对设想的评判，应等到大家畅谈结束后，再组织有关人士进行分析。
逻辑思维善于分解事物，进行综合、归纳、演绎、推理。
非逻辑思维：灵活自由，往往能突破常规，引发事物的潜性质和特殊功能，产生新颖独创的构思。非逻辑思维的基本形式是：由一事物引发，想到常规中似乎完全无关的另一事物的联想力；加工改造原有形象，产生新形象的想象力；受激直接领悟事物本质的洞察力；在偶然机遇使人着迷于问题时的全部积极心理活动突然连锁激发，不能控制，潜意识进入显意识，爆发出创新火花的灵感。
抽象思维（逻辑思维）凭借概念、判断、推理而进行的反映客观现实的思维活动，基本由左脑进行。
人：男人、女人、胖人、瘦人、伟人、凡人（大脑、会行走、产生-死亡、吃东西等）
抽象思维较严密，在新的条件下，也可通过逻辑推理产生创新构思。
两种思维通过联接左、右脑互相作用，相互渗透，二者结合能产生更多的创新成果。
3) 以量求质原则在设想问题时，越是增加设想的数量，就越有可能获得有价值的创意。试验表明，一批设想的后半部分的价值要比前半部分高78％。智力激励法强调与会者要在规定的时间内加快思维的流畅性、灵活性和求异性，尽可能多而广地提出有一定水平的新设想，以大量的设想来保证质量较高的设想的存在。

现代设计方法

1、TRIZ一般方法：首先、将需要解决的特殊问题加以定义、明确；然后根据TRIZ理论提供的方法，将需要解决的特殊问题转化为类似的标准问题，而针对类似的标准问题总结、归纳出类似的标准解决方法；最后，依据类似的标准解决方法就可以解决用户需要的特特殊题了。

2、物理冲突：为了实现某种功能，一个子系统或元件应具有一种特性，但同时出现了与该特性相反的特性3、物理冲突的解决原理：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4、冲突的分类：管理冲突、物理冲突、技术冲突；定义：是指一个作用同时导致有用及有害两种结果，也可指有用作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统或系统变坏。

5、技术冲突与物理冲突的区别：技术冲突总是设计两个基本参数A与B，当A 得到改善时，B标的更差。

物理冲突仅涉及系统中的一个子系统或部件，而对该子系统或部件提出来相反的要求。

往往技术冲突的存在隐含着物理冲突的存在，有时物理冲突的解比技术冲突的解更容易获得。

6、技术的阶段：新发明、技术改进、技术成熟；或者婴儿期、成长期、成熟期、退出期。

7、负向参数：指这些参数（39个通用工程参数）变大时，使系统或子系统的性能变差。

8、应用进化模式与进化路线的过程为：根据已有的结构特点选择一种或几种进化模式，然后从每种模式中选择一种或几种进化路线，从进化路线红确定新的核心技术可能的结构状态。

9、有限元常用的单元类型：a、杆状单元；b、平面单元；c、薄板弯曲单元和薄壳单元；d、多面体单元；e、等参数单元；f、轴对称单元10、弹性力学的基本假设：a、假设物体是连续的b、假设物体是完全弹性的c、假设物体是均匀的d、假设物体时各项同性的e、假设位移和变形是微小的f、假设物体内无初始应力11、体力：是分布在物体体积内的力12、减小解体规模的常用措施：a、对称性和反对性b、周期性条件c、降维处理和几何简化d、子结构技术e、线性近似化f、多工况载荷的合并处理13、梯度两个性质：a、梯度向量▽f（X（k））与过点X（k）的等值线的切线正交b、负梯度向量—▽f（X（k））方向是函数在点X（k）处的最速下降方向14、可靠性分配的原则：a、技术水平b、复杂程度c、重要程度d、任务情况15、弹性力学的基本方程：a、平衡微分方程；b、几何方程；c、物理方程16、平面问题的基础理论：a、平面应力问题（几何形状特征、载荷特征）；b、平面应力问题（几何形状特征、载荷特征）17、几何简化；a、子结构技术；b、线性近似化；c、多工况载荷的合并处理18、优化设计的数学模型包含的的部分：a、设计变量与设计空间、b、目标函数；c、约束方程；优化设计的数学模型：a、无约束优化问题的数学模型一般形式：minf（X）X属于R的n次方；b、约束优化问题的数学模型：minf（X）属于D属于R的n次方。

现代设计方法部分习题与答案

现代设计⽅法部分习题与答案第1章1.何谓产品⽣命周期，简述其各个阶段。

产品⽣命周期（Product Life Cycle），简称PLC，是指产品的市场寿命，即⼀种新产品从开始进⼊市场到被市场淘汰的整个过程。

PLC分为介绍期（Introduc- tion）、增长期（Growth）、成熟期（Mature）、衰退期（Decline）四个阶段.2.简述现代设计所指的理论与⽅法有哪些。

3.简述产品开发的⼀般流程。

产品基本开发流程的6个阶段：阶段0，计划：规划经常被作为“零阶段”是因为它先于项⽬的达成和实际产品开发过程的启动。

阶段1，概念开发：概念开发阶段的主要任务是识别⽬标市场的需要，产⽣并评估可替代的产品概念，为进⼀步开发选择⼀个概念。

阶段2，系统⽔平设计：系统⽔平设计阶段包括产品结构的定义、产品⼦系统和部件的划分阶段3，细节设计：细节设计阶段包括产品的所有⾮标准部件及从供应商处购买的标准部件的尺⼨、材料和公差的完整明细表，建⽴流程计划并为每⼀个即将在⽣产系统中制造的部件设计⼯具。

阶段4，测试和改进：测试和改进阶段包括产品的多个⽣产前版本的构建和评估。

阶段5，产品推出：在产品推出阶段，使⽤规划⽣产系统制造第2章1.简述功能分析法的设计步骤。

总功能分析、功能分析、功能元求解、求系统原理、解求最佳系统原理⽅案。

2. 什么是技术系统？举例说明技术系统应具有的分功能单元。

技术系统所具有的功能，是完成技术过程的根本特性。

从功能的⾓度分析，技术系统应具有下列能完成不同分功能的单元：①作业单元，完成转换⼯作；②动⼒单元，完成能量的转换、传递与分配；③控制单元，接受、处理和输出控制信息；④检测单元，检测技术系统各种功能的完成情况，反馈给控制单元；⑤结构单元，实现系统各部分的连接与⽀承切削加⼯中⼼的功能构成第3章1. 产品创新的概念是什么？产品创新在哪些诱导机制下完成的，举例说明。

产品创新：新产品在经济领域⾥的成功运⽤，包括对现有⽣产要素进⾏组合⽽形成新的产品的活动。

现代景观设计理论与方法

1．现代景观设计与其开展1. 景观生态学原理、现代空间理论、行为心理学以与设计艺术思潮等领域的探索与研究奠定了现代景观设计研究的基石。

2. 通过将空间、行为、生态与人文精神的有机结合，综合提升土地的使用价值与效率，以可持续的方式、方法促进人居环境的开展。

3. 促进现代景观设计变革的主要因素：① 20世纪急剧变化的世界格局导致景观设计领域国际化加剧；②哲学与美学与艺术思潮直接或间接影响着景观设计的理念；③相关科学技术的开展改变景观设计的架构；④随着学科高速开展，景观专业知识呈现既高度分化又高度整合的趋势；4. 以生态学、“3S〞技术、信息技术为代表改变学科开展态势，改变专业价值观念。

5. 景观设计在经历了古典主义的唯美论、工业时代的人本论后，在后工业时代迎来了景观设计的多元论。

6. 美国景观设计师丘奇代表作唐纳花园的设计特色“被誉为20世纪最重要的花园设计之一〞。

受立体主义思想的影响，丘奇认为花园每处景观应可以同时从假如干个角度来观赏，并且一个花园应该没有起点和终点的限制，景观空间是复始的。

线条之间的对抗、形式之间的对立，使整个形体具有强烈的约束感，不仅具有自身独立的特点，同时也符合场地的的需求。

7. 丹·凯利的米勒花园:占地1 .86ha的长条形米勒花园平面沿着长轴方向被划分为三个局部，花园、草地和林地，他用树篱、林荫道和墙垣围合形成矩形空间，在庭院区和草坪之间是一条两边种植着美洲皂荚的林荫道，道路的尽头摆放着亨利摩尔的雕塑。

(2013已考)8. 美国劳伦斯·哈普林的罗斯福纪念公园。

以一系列花岗岩墙体、喷泉、跌水、植物等营造了四个空间，分别代表了罗斯福的四个时期与他所宣扬的“四种自由〞，以雕塑表现四个时期的重要事件，用岩石和水的变化来烘托各时期的社会气氟，设计与环境融为一体，开放的，引人参与的纪念园的空间特色、景观风格与罗斯福总统平易近人的个性非常吻合，从设计上摆脱了传统模式，更为尊重人的感受和参与，他用独特的造性的理念设计了罗斯福纪念园。

现代设计理论与方法习题

5. 图形输出设备(如显示器、绘图机)自身都有一个坐标系，它的度量单位是步长或象素，此种坐标系称之为( )。 A.世界座标系 B.设备座标系 C.规格化坐标系 D.NDC坐标系
6. 生成三维几何模型，在CAD中一般都使用( 体进行拼合。 A.基本单元 B.表面几何 C.线框几何 D.基本图素
)形
)。 C.平移
1 0 0 10. 对第Ⅱ象限中的一个点P实施坐标变换 0 1 0 则变换后P点位于( ) 0 0 1
A.Ⅰ象限
B.Ⅱ象限
C.Ⅲ象限Leabharlann D.Ⅳ象限11. 对于图形变换矩阵T=
其中矩阵能产生的变换有( A.比例 B.对称 D.旋转 E.错切
a b c p d e f q h i j r l m n s
第二次作业
1. CAD系统的软件根据其用途可分为三类，它们是：软件、软件和软件。 2. 2/3表决系统中各子系统的可靠度为R，则该系统的可靠度为。 3.某串联机电系统由N个子系统组成，各子系统的可靠度服从指数分布，且第i个子系统的失效率为λi，则该系统的平均寿命为 .
4. 下面设备中属于CAD系统输入设备的是( )。 A.滚筒式绘图仪 B.激光扫描显示器 C.数字化仪 D.等离子显示器
7. 下列应力与强度均属正态分布，可靠度最低的是 ( )。 A.μs=300,σs=100,μr=700,σr=100 B.μs=300,σs=100,μr=700,σr=50 C.μs=300,σs=100,μr=800,σr=50 D.μs=300,σs=100,μr=800,σr=100
8. 取100只灯泡。工作50小时，有12只失效；工作70小时，又有20只失效；从50～70这段时间内的平均失效密度？ A 0.006 B 0.004 C 0.01 D 0.12 9.正态分布中的标准差 A 表示随机变量分布的离散程度； B 表示随机变量分布的集中趋势； C 决定正态分布曲线的位置； D 决定正态分布曲线的形状； E 影响正态分布曲线的对称性；

现代设计理论练习题

现代设计理论练习题单选1.机械工程中的优化问题多属于（）问题。

A．线性规划；B. 无约束;C. 约束非线性规划；D. 无约束线性规划 2. 优化过程中，设计变量的取值一般应该约束在（）。

A．可行域外；B. 可行域内;C. 非可行域；D. 非可行点上 3. 优化设计的自由度是指（）。

A．设计空间的维数；B. 可选优化方法数;C. 目标函数；D. 约束条件数 4. 下列无约束优化方法中，属于直接法的是（）。

A．坐标轮换法；B. 梯度法;C. 牛顿法；D. 变尺度法 5. 梯度法相邻两搜索方向dk和dk+1必（）。

A．相切；B. 正交;C. 成锐角；D. 成钝角6. 外点罚函数法的特点是( )。

A．仅适合处理不等式约束的最优化问题；B. 探索过程在可行域内进行; C. 需要先求出初始内点；D. 适合处理等式约束的最优化问题7. 在单峰区间[a，b]内任取两点a1、a2，若函数值F(a1)>F(a2)，则缩小后的区间为（ A．[a，a1]；B. [a1，b];C. [a1，a2]；D. [a，a2]8. 利用黄金分割法选取内分点原则是每次舍去的区间是原区间的( )倍。

A．0.618；B. 0.5;C. 0.382；D. 0.759在设计空间内，对于二维问题，目标函数值相等点的连线构成了( )。

A．等值线；B. 等值面;C. 等值超曲面；D. 同心椭圆族 10. ( )不是优化设计问题数学模型的基本要素。

A．设计变量；B. 约束条件;C. 目标函数；D. 最佳步长 11. 下列关于内点惩罚函数法的叙述错误的是( )。

A．惩罚因子是不断递减的正值；B. 可用来求解含不等式约束和等式约束的最优化问题;C. 初始点应选择一个离约束边界较远的点； D. 初始点必须在可行域内12. 优化设计的数学模型中，设计变量是一组( )的基本参数。

A．相互依赖；B. 相互独立;C. 互为因果关系；D. 相互约束 13. 内点罚函数法的罚因子为（）。