2016现代设计方法复习详解(题 答案)详解

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<x3)内，取一点x2，用二次插值法计算得x4(在[x1,x3]内，若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)<F(20)，则缩小后的区间为 【 B 】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 FB.0*)(=∇x F ，H(x *)正定C. H(x *)＝0D.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),(1323121+-+=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→NDCB ．NDC→DC→WCC ．WC→NDC→DCD ．DC→WC→NDC14．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2D ．Y 方向平移219. 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 C0)1( B ．RS ＝∑=--ni r r n r n R R C 0)1( C ．RS ＝r r n rn R R C )1(-- D ．RS ＝∑=---ri 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<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 【B 】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 FB.0*)(=∇x F ，H(x*)正定C.H(x*)＝0D.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),(1323121+-+=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 12B.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.200B.1000C.500D.2000 T=1/λ38．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.0.999739．按照强度－应力(r -s)干涉理论)(22sr 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 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1001001)(te tf -= 。

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<a2)，若两点的函数值F(a1)<F(a2)，则缩小后的区间为 [a1, a] 。

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。