(完整版)《现代设计方法》复习资料(自考本科)
现代设计方法复习资料
第一章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、分析计算、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：计算机、软件及外围设备。
CAD应用：二维绘图、图形及符号库、参数化设计、三维造型、工程分析、设计文档和生成报表。
CAD技术主要特点：1.制图速度快，减少手工绘图时间，提高工作效率。
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.易于保存、查找、修改5设计时可预估产品性能。
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。
第二节CAD系统的硬件和软件硬件：由主机、输入设备、输出设备和存储设备组成。
输入设备：纸带输入机、卡片输入机、键盘、操纵杆、跟踪球、光笔、鼠标器、数字化仪、触摸屏和扫描仪。
CCD扫描仪的工作原理：用光源照射原稿，投射光线经过一组光镜头射到CCD器件上，再经过模/数转换器、图像数据暂存器等，最终输入到计算机，或者图形/文字输出设备。
输出设备：显示设备、绘图设备、静电绘图仪。
存储设备：磁盘，分软磁盘和硬磁盘，硬磁盘是图形系统或CAD系统的主要外存设备，以支持系统频繁、随机的数据访问。
磁带，成本低，容量大，顺序存储方式，适用不频繁的数据和用于备份保存的数据。
现代设计方法期末考试复习汇总
现代设计方法复习资料1.设计是指通过认识和利用自然法则来弥补人类自身条件不足的创造性、能动性的活动。
亦是围绕目标问题的求解活动，主要以心理学研究为基础。
2.设计发展史：直觉设计、经验设计、中间试验辅助设计、现代设计。
3.设计方法可化分为传统设计方法（直觉设计、经验设计、中间试验辅助设计）和现代设计方法。
4.现代设计所指的全新理论与方法包括有限元法、并行设计、虚拟设计、反求设计、网络设计、计算机仿真、遗传算法、神经网络算法、模糊理论及智能设计等。
5.传统设计方法主要指在计算机出现以前，设计者凭直觉和经验，借助一些推导出的简单公式和经验公式进行计算，做小规模且粗糙的实验，对类似的产品和设计进行类比等的设计方法。
其特点：人工试凑、经验类比、以静态为假设条件、设计者和制造者分离。
6.现代设计方法是指计算机技术得到广泛应用后，从20世纪60年代以来在设计领域出现的设计理论和方法。
主要包括：设计方法学、优化设计、可靠性设计、有限元法、动态设计、计算机辅助设计、人工神经元算法、遗传算法、智能工程、价值工程、工业造型设计、人机工程、并行设计、模块化设计、相似性设计、摩擦学设计、三次设计、、反求工程。
7.现代设计方法特点有：①设计手段更新，“无纸化设计”作为现代设计的主流极大地提高了设计效率，降低了设计成本。
②产品的表示从基于投影原理的二维平面图样转变到三维实体模型。
③以有限元法、优化设计、动态设计、可靠性设计等为代表的分析手段使得设计分析实现了从静态分析向动态分析转变，从定性分析向定量分析转变、从零部件计算向整体计算转变、从手工设计计算向自动化设计计算转变。
♍以有限元法、并行设计、虚拟设计、反求设计、网络设计、计算机仿真、遗传算法、神经网络算法、模糊理论及智能设计等新的设计理论和方法不断出现和发展。
⑤设计方法从传统的串行方式发展到并行方式。
⑥实现了CAD、CAM、CAPP、CAE的一体化⑦网络技术、数据库技术的发展实现了设计的远程化、网络化。
【现代】现代方法设计复习资料
【关键字】现代现代设计方法一、单项选择题1．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，并且其函数值F（x4）<F(x2)，则取新区间为A．[x1，x4] B．[x2，x3]C．[x1，x2] D．[x4，x3]2．刚架杆单元与平面三角形单元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．节点载荷和位移分量数不同3．对一根只受轴向载荷的杆单元，k12为负号的物理意义可理解为A．当节点2沿轴向产生位移时，在节点1引起的载荷与其方向相同B．当节点2沿轴向产生位移时，在节点1引起的载荷与其方向相反C．当节点2沿轴向产生位移时，在节点1引起的位移与其方向相同D．当节点2沿轴向产生位移时，在节点1引起的位移与其方向相反4．图示三角形单元非节点载荷的节点等效载荷为A．Fyi=-100KN Fyj=-50KN Fyk=0B．Fyi=-80KN Fyj=-70KN Fyk=0C．Fyi=-70KN Fyj=-80KN Fyk=0D．Fyi=-50KN Fyj=-100KN Fyk=05．图形变换矩阵T=，则变换后的图形是原来的A．2倍B．1倍C．3倍D．4倍6．机电产品的平均失效率(t)，它表征了该产品工作到t时刻后A．单位时刻内发生失效的概率B．单位时刻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7．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A．威布尔分布B．指数分布C．正态分布D．泊松分布8．若强度r的概率密度函数为fr(r)=λr，则知其分布为A．正态分布B．对数正态分布C．指数分布D．威布尔分布9．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10．试判别矩阵，它是A．单位矩阵B．正定矩阵C．负定矩阵D．不定矩阵11．0.618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12．对第Ⅱ象限中的一个点P实施坐标变换，则变换后P点位于A．第Ⅰ象限B．第Ⅱ象限C．第Ⅲ象限D．第Ⅳ象限13．三维图形变换矩阵T=中，l表示产生的A．比例变换B．对称变换C．错切变换D．平移变换14．若知某产品的失效密度f(t)，则其平均寿命T可表为A．B．C．D．15．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16．零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A．提高B．降低 C．不变 D．不定17．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A．200 B．1000 C．500 D．200018．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19．约束极值点的库恩-塔克条件为∇F(X)=-λii q =∑1∇g i (X)，当约束条件g i (X)≤0(i=1,2,…,m)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20．在内点罚函数法迭代计算中，其初始点和后面产生的迭代点序列A ．必须在可行域边界上B ．必须在可行域外C ．必须在可行域内D ．在可行域内、外都可以21．在极大化无约束优化设计问题中，任意n 维函数的极大值点必为F(X)的A ．最大值点B ．鞍点C ．驻点D ．梯度不等于零的点22．下列优化方法中，属于直接法的是A ．复合形法B ．变尺度法C ．Powell 法D ．共轭梯度法23．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 012=∑为递增正数序列 B ．Φ(X,M (k))=F(X)+M(k){max[(),]},()g X M u u m k 012=∑为递减正数序列 C ．Φ(X,M (k))=F(X)+M (k){min[(),]},()g x M u u mk 012=∑为递增正数序列D ．Φ(X,M (k))=F(X)+M (k){min[(),]},()g x M u u mk 012=∑为递减正数序列 24．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25．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 ()()040 C ．∇=⎧⎨⎩⎫⎬⎭F X ()()040 D ．∇=-⎧⎨⎩⎫⎬⎭F X ()()020 26．Powell 修正算法是一种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27．标准正态分布的均值和标准差为A ．μ=1，σ=0B ．μ=0，σ=1C ．μ=0，σ=0D ．μ=1，σ=128．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C ．矢量和D ．线性组合29．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30．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A．1 B．2 C．3 D．4 二、多项选择题1．如图所示，已知jk为2单元，ij为1单元，且边长均为l，单元边ij上作用有三角形分布的载荷，j节点的密度为q，jk作用等载荷密度为q，各节点等效载荷正确的有A．F ix(1)=16l q，F jx(1)=13l qB．F jy(2)=F ky(2)=12l qC．Fiy(1)=Fjy(1)=0D．F jx(2)=13l qE．F kx(2)=02．F(X)在区间［a,b］上为单峰函数，区间内函数情况如图所示：F1=F2。
2021现代设计方法复习资料(题+答案)
2021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<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、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 Nf B ．0)(N t N s C ．)()(t N t N f sD ．)()(t N t N sf 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→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 ＝∑=--n i r r n r nR R C 0)1(C ．RS ＝r r n rn R RC )1(--D ．RS ＝∑=---r i rr n rn 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，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。
现代设计方法(专升本)
平顶山学院补考课程：现代设计方法(专升本)总时长：120分钟1. (判断题) 余度设计是系统中配备一套以上的能够完成相同功能的单元,只有当规定的所有单元都失效,系统才会丧失功能的设计方法或思想。
( )(本题1.0分)A. 正确B. 错误答案: A解析: 无2. (判断题) 产生失效率可分为早期失效期、正常运行期和耗损期。
( )(本题1.0分)A. 正确B. 错误答案: A解析: 无3. (判断题) 表决系统由一系列单元并联组成,其中一部分正常工作,即可保证系统正常工作。
( )(本题1.0分)A. 正确B. 错误答案: A4. (判断题) 串联系统由前后相继的一系列单元组成,前一单元的输出,就是后一单元的输入。
一个单元失效,系统即失效。
其可靠度等于各单元可靠度的连乘积。
( )(本题1.0分)A. 正确B. 错误答案: A解析: 无5. (判断题) MTBF由英文Mean Time Between Failures的每一个单词头一个字母组成,表示可修复产品相邻两次故障间的平均工作时间。
( )(本题1.0分)A. 正确B. 错误答案: A解析: 无6. (判断题) 可靠度分配的常用方法有:等同分配法,分配因子法,数学规划法。
( )(本题1.0分)A. 正确B. 错误答案: A解析: 无7. (判断题) 产品的平均寿命指一批类型、规格相同的产品从投入运行到发生规定可靠度的失效所经历的平均工作时间。
( )(本题1.0分)B. 错误答案: A解析: 无8. (判断题) 并列系统由一系列单元并联而成,同时工作,所有单元都接受相同的输入,并与同一个输出相连。
只要有一个单元正常工作,系统即可正常工作。
( )(本题1.0分)A. 正确B. 错误答案: A解析: 无9. (判断题) 一维搜索的步骤是确定搜索区间和确定极小点。
( )(本题1.0分)A. 正确B. 错误答案: A解析: 无10. (判断题) 在一维搜索中,采用负梯度作为搜索方向的搜索方法称为梯度法。
现代设计方法考试复习资料
现代设计方法复习资料现代设计方法的基本特点：程式性、创造性、系统性、最优化、综合性、计算计化。
优化设计：包括全生命周期优化设计、广义优化设计、集成优化与综合优化等。
计算机辅助设计：是设计人员借助于计算机进行设计的方法，其特点是将人的创造能力和计算机的告诉运算能力，巨大的存储能力和逻辑判断能力很好的结合起来。
有限元法：用有限个单元将连续体离散化，通过对有限个单元作分片插值求解各种力学、物理问题的一种数值方法。
可靠性设计就是先考虑可靠性的一种设计方法。
可靠性表示系统、设备、元器件的功能在规定的田间和规定的时间内稳定程度的特性，它是衡量产品质量的一个重要指标。
可靠性定义为：产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。
可靠性定义包含的五要素：产品、规定时间、规定条件、规定功能、能力。
世界坐标系：是最常用的坐标系。
该坐标系也称为用户坐标系，是一个符合右手定则的直角坐标系，用来定义在二维平面或者三维世界中的物体，理论上，世界坐标系是无限大且连续的，即它的定义域为实数域。
设备坐标系：图形输出设备（如显示器、绘图仪）自身都有一个坐标系，称之为设备坐标系，是一个二维平面坐标系，其度量单位是步长或像素，因此，它的定义域是整数域且有界。
规格化设备坐标系。
二维图形的变换矩阵： 例题解析：1)绕坐标原点以外的任意一点P(x0 y0)旋转θ角的旋转变换 可分解为： a.平移变换使旋转中心P 平移到坐标原点b.旋转变换绕坐标原点旋转θ角c.平移变换使旋转中心P 回到原来的位置。
组合变换矩阵T ＝T1 · T2 · T3各部分的功能：a b p C d q⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=1010011y x T ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=100002θθθθcos sin sin cos T ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=10100103y x T ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-+-+--=111000000)cos (sin sin )cos (cos sin sin cos θθθθθθθθy x y x TL m sAbcd可实现图形的比例、对称、旋转、错切四种基本变换。
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。
现代设计方法复习资料
现代设计方法复习资料一、单项选择题(本大题共16小题。
每小题1分。
共16分)1．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．6，7，82．一彩色光栅扫描显示器，它的分辨率为1024⨯768⨯8，其中1024表示（）A．水平扫描线上的点数B．垂直方向上水平扫描线的线数C．水平扫描频率D．垂直扫描频率3. 三维图形变换矩阵T=a b c pd e f qh i j rl m n s⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎤⎦⎥⎥⎥⎥中,l表示产生的（）A．比例变换B．对称变换C．错切变换D．平移变换4．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5．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（）A．半正定B．正定C．半负定D．负定6．对于函数F（x）=x21+2x22，从初始点x(0)={1,1}T出发，沿方向s(0)={-1,-2}T进行一维搜索，最优步长因子为（）A．10／16 B．5／9 C．9／34 D．1／27．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,并且其函数值F（x4）<F(x2)，则取新区间为（）A．[x4,x3] B．[x2,x3] C．[x1,x2] D．[x1,x4]8．目标函数F（x）=x21+x22－x1x2，具有等式约束，其等式约束条件为h(x)=x1+x2-1=0,则目标函数的极小值为（）A．1 B．0.5 C．0.25 D．0.19．图示三角形单元非节点载荷的节点等效载荷为（）A．F yi=-100KN F yj=-50KN F yk=0B．F yi=-80KN F yj=-70KN F yk=0C．F yi=-70KN F yj=-80KN F yk=0D．F yi=-50KN F yj=-100KN F yk=010．刚架杆单元与平面三角形单元（）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11．某刚架单元两节点局部码为1和2，对应的总体编码为,4和3，则局部座标系下的单元刚度系数k12在总体刚度矩阵中的位置为（）A．第1行第2列B．第4行第3列C．第4行第6列D．第10行第11列12．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（）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-μ13．若产品的平均寿命等于失效率的倒数则产品的寿命服从（）A．正态分布B．泊松分布C．指数分布D．二项分布14．零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（）A．降低B．提高C．不变D．无法确定15．当系统中任何一个零件发生故障都会导致整个系统失效，该系统是（）A．串联系统B．冗余系统C．表决系统D．非工作冗余系统16．并联系统的可靠度比组成该系统的零件的可靠度（）A．底B．高C．相等D．不确定二、多项选择题(本大题共4小题。
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→NDC B．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(x1,x2)＝2x12-8x1+2x22-4x2+20的极值及极值点（B ）A. x*=[1，1]T12B. x*=[2，1]T10C. x*=[2，2]T12D. x*=[1，0]T1431.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 tdF tf )()(=B．1)()(=+tFt R C．⎰∞=tdtttftR)()(D．⎰∞=)(dtttfT36.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 f0)( B.⎰∞t dt t f)( C.⎰∞t dt t ftf)()( D.⎰∞0)(dt t tf38.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0.5 B ．大于0.5 C ．等于0.5 D ．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 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。
现代设计方法期末考试复习资料
现代设计方法复习资料1.设计是指通过认识和利用自然法则来弥补人类自身条件不足的创造性、能动性的活动。
亦是围绕目标问题的求解活动，主要以心理学研究为基础。
2.设计发展史：直觉设计、经验设计、中间试验辅助设计、现代设计。
3.设计方法可化分为传统设计方法（直觉设计、经验设计、中间试验辅助设计）和现代设计方法。
4.现代设计所指的全新理论与方法包括有限元法、并行设计、虚拟设计、反求设计、网络设计、计算机仿真、遗传算法、神经网络算法、模糊理论及智能设计等。
5.传统设计方法主要指在计算机出现以前，设计者凭直觉和经验，借助一些推导出的简单公式和经验公式进行计算，做小规模且粗糙的实验，对类似的产品和设计进行类比等的设计方法。
其特点：人工试凑、经验类比、以静态为假设条件、设计者和制造者分离。
6.现代设计方法是指计算机技术得到广泛应用后，从20世纪60年代以来在设计领域出现的设计理论和方法。
主要包括：设计方法学、优化设计、可靠性设计、有限元法、动态设计、计算机辅助设计、人工神经元算法、遗传算法、智能工程、价值工程、工业造型设计、人机工程、并行设计、模块化设计、相似性设计、摩擦学设计、三次设计、、反求工程。
7.现代设计方法特点有：①设计手段更新，“无纸化设计”作为现代设计的主流极大地提高了设计效率，降低了设计成本。
②产品的表示从基于投影原理的二维平面图样转变到三维实体模型。
③以有限元法、优化设计、动态设计、可靠性设计等为代表的分析手段使得设计分析实现了从静态分析向动态分析转变，从定性分析向定量分析转变、从零部件计算向整体计算转变、从手工设计计算向自动化设计计算转变。
♍以有限元法、并行设计、虚拟设计、反求设计、网络设计、计算机仿真、遗传算法、神经网络算法、模糊理论及智能设计等新的设计理论和方法不断出现和发展。
⑤设计方法从传统的串行方式发展到并行方式。
⑥实现了CAD、CAM、CAPP、CAE的一体化⑦网络技术、数据库技术的发展实现了设计的远程化、网络化。
4月全国自学考试现代设计方法自考试题及答案解析
全国2019年4月自学考试现代设计方法试题课程代码：02200第一部分选择题（共30分）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．在CAD作业过程中，表面几何模型可以支持的工作是（）A．自动计算物体的体积B．自动计算物体的重心C．自动进行物体的消隐处理D．自动计算面与面的交线2．采用Z向深度缓冲算法进行消隐处理时，内存中最少需要的缓冲区数目为（）A．1个B．2个C．3个D．4个3．在Cohen-Sutherland算法中，一线段的一个端点的编码为0110，则该端点位于（）A．窗口中B．窗口左边C．窗口上方D．窗口下方4．一彩色光栅扫描显示器，它的分辨率为1024⨯768⨯8，其中1024表示（）A．水平扫描线上的点数B．垂直方向上水平扫描线的线数C．水平扫描频率D．垂直扫描频率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．对于多元函数的无约束优化问题，判断其最优点可以根据（）A．目标函数的梯度判定B．目标函数的性态判定C．目标函数的凹凸性判定D．目标函数值的大小判定7．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（）A．［10，16］B．［10，13］C．［13，16］D．［16，20］8．多元函数F（X）在X＊处存在极大值的充分必要条件是：在X*处的Hessian矩阵（）A．等于零B．大于零C．负定D．正定9．对于函数F（x）=x21+2x22，从初始点x(0)={1,1}T出发，沿方向s(0)={-1,-2}T进行一维搜索，最优步长因子为（）A．10／16 B．5／9 C．9／34 D．1／210．目标函数F（x）=x21+x22－x1x2，具有等式约束，其等式约束条件为h(x)=x1+x2-1=0,则目标函数的极小值为（）A．1 B．0.5 C．0.25 D．0.111．在一平面刚架中，支撑节点4的水平方向位移为已知，若用置大数法引入支撑条件，则应将总体刚度矩阵中的（）A．第4行和第4列上的元素换为大数AB．第4行和第4列上的所有元素换为大数AC．第10行、第10列上的元素换为大数AD．第10行、第10列上的所有元素换为大数A12．在有限元分析中，划分单元时，在应力变化大的区域应该（）A．单元数量应多一些，单元尺寸小一些B．单元数量应少一些，单元尺寸大一些C．单元数量应多一些，单元尺寸大一些D．单元尺寸和数量随便确定13．图示的四根杆组成的平面刚架结构，用杆单元进行有限元分析，单元和节点的划分如图示，则总体刚度矩阵的大小为（）A．8⨯8阶矩阵B．10⨯10阶矩阵C．12⨯12阶矩阵D．16⨯16阶矩阵14．平面刚架单元坐标转换矩阵的阶数为（）A．2⨯2 B．2⨯4 C．4⨯4 D．6⨯615．在平面应力问题中，沿板厚方向（）A．应变为零，但应力不为零B．应力为零，但应变不为零C．应变、应力都为零D．应变、应力都不为零16．如果两个随机变量A和B均服从正态分布，即A＝N（100，0.05），B＝N（200，0.02），则随机变量A在±0.05之间分布的百分数与随机变量B在±0.02之间分布的百分数（）A．之比为2.5 B．之差为0.5 C．之比为0.4 D．相等17．根据强度—应力干涉理论，可以判定，当强度均值μr大于应力均值μs时，则零件可靠度R的值（）A．小于0.5 B．等于0.5 C．大于0.5 D．等于118．如图所示的2／3表决系统，下列情况中，系统不能正常工作的是（）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19．在t～t＋Δt的时间间隔内的平均失效密度f(t)表示（）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，单位时间内发生失效的产品数与仍在正常工作的产品数之比20．决定正态分布曲线形状的参数是（）A．正态变量B．均值和标准差C．均值D．标准差二、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）在每小题列出的五个备选项中有二至五个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
现代设计方法自考重点
绪论1、工程设计的发展经历了直觉设计、经验设计、中间实验辅助设计和现代设计四个阶段。
2、现代设计方法与传统设计方法相比实现了如下几方面的转变：从定性分析向定量分析、从静态分析向动态分析、从零部件计算向整机计算、从手工设计计算向自动化设计计算及由安全设计向优化设计等。
5、按零件简结合部的连接方式来分，可分为固定连接和滑动连接。
7、常用建立数学模型的方法，除有限元外，还有键图法、边界元法和控制工程。
8、键图法是一种为系统建造数学模型的方法。
第一章计算机辅助设计第一节 CAD系统概述1、CAD（计算机辅助设计）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及显示、输出的一种设计方法。
2、一般把应用于CAD作业的计算机、软件以及外围设备，总称为CAD系统。
5、CAD技术的主要特点有以下几个方面：1）制图速度快，提高了工作效率。
2）图样格式统一使设计工作标准化。
3）提高分析计算速度，能解决复杂设计计算问题。
4）易于技术资料的保存、查找、修改，缩短了产品设计周期。
5）设计时可预估产品性能。
6、CAD涉及到的基础技术：（1）图形处理技术（2）工程分析技术（3）数据管理与数据交换技术（4）文档处理技术（5）软件设计技术。
第二节 CAD系统的硬件和软件1、典型的CAD系统基本硬件一般由主机、输入设备、输出设备和存储设备四部分组成。
2、计算机主要是指计算机的中央处理器CPU和内存储器两部分，它们是控制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。
3、输入设备主要有键盘、光笔、鼠标器、数字化仪和图形扫描仪。
与主机的标准端口RS-232C串口连接的有鼠标器、数字化仪和图形扫描仪。
11、绘图设备包括：1）滚筒式绘图仪 2）平板式绘图仪 3）静电式绘图仪12、滚筒式绘图仪是按插补原理进行的13、平板式绘图仪其特点体积小，重量轻，价格低，但绘图速度、精度低。
15、数据存储设备主要指外存储器，是用来存放大量的暂时不用而等待调用的程序和数据的装置。
(完整版)《现代设计方法》复习资料(自考本科)
《现代设计方法》课程考前复习资料1、什么是优化设计？简述优化设计的分类。
答：优化设计亦称为最优化设计，它是以数学规划理论为基础，以电子计算机为辅助工具的一种设计方法宏观世界首先将设计按规定的格式建立数学模型,并选择合适的优化方法，选择或编制计算机程序，然后通过电子计算机计算自动获得最优化设计方案。
优化方法大体上可分为两类：(1计算目标函数值，比较目标函数值,并以之作为抚今迭代、收敛根据的方法。
（2变量函数极值理论为甚础利用目标函数的以性态，并以之作为寻优、迭代收敛根据的方法。
2简述求总体刚度矩阵的方法？答：求总体刚度矩阵的方法主要有两种：一种是直接根据总体刚度系数的定义分别求出它们，从而写出总体刚度矩阵：另一种是分别先求出各单元的刚度矩阵，根据叠加的原理，然后利用集成的方法求出总体刚度矩阵。
3 在有限元分析中，为什么要采用半带存储？答：(1)单元尺寸越小，单元数越多,分析计算精度越高单元数越多，总体刚度矩阵的阶数越高，所需计算的内存量和计算量越大。
（2）总体刚度矩阵具有对称性、稀疏性、奇异性以及非零元素带形颁布的规律.(3）只存储主对角线元素以上三角矩阵中宽为Nb的斜带形区内的元素，可以大大减小所需内存量。
4可靠性工程领域主要包括哪几个方面的内容?答:可靠性工程领域主要包括以下三方面的内容：(1)计。
它包括了设计方案的分析、对比与评价，必要时也包括可靠性试验、生产制造中的质量控制设计及使用维修规程的设计等.（2)分析。
它主要是失效分析，也包括必要的可靠性试验和故障分析。
这方面的工作为可靠性设计提供依据，也为重大事故提供科学的责任分析报告。
(3)数学。
这是数理统计方法在开展可靠性工程上发展起来的一个数学分支。
5机械CAD支撑软件从功能上可分为哪三类？具体包括哪些软件？答:机械CAD支撑软件从功能上可分三类：第一类解决几何图形设计问题；第二类解决工程分析与计算问题；第三类解决文档写作与生成问题。
具体包括:基本图形资源软件；二维绘图软件；几何造型软件;工程分析及计算软件;文档制作软件.6简述多维空间的一维搜索最优化方法？答：多维空间的最优化方法，一般遵循这样一种基本形式：从一个初始点X0出发，按一定规定律确定一个搜索S0，然后在搜索S0上搜索到目标函数的极小点X1；接着双以X1为新的出了点，确定一个搜索S1,再在S1方向上搜索到目标的极小点X2，作为下一次迭代的出了点。
现代设计方法复习资料参考答案
《现代设计方法》复习题参考答案一、单项选择题1.A2.B3.B4.A5.C6.D7.D8.C9.A 10.B11.A 12.C 13.B 14.C 15.A 16.D 17. A 18.A 19.B 20.B21.A 22.C 23. A 24.A 25.D 26.D 27.C 28.B 29.C 30.C31.D 32.B 33.C 34.B 35.A 36.A 37.B 38.C 9.A 40.A41.C 42.D 43.C 44.D 45.C 46.C 47.A 48.B 49.C 50.A 51. B二、填空题1.软件和硬件2.系统、支撑3. [a 1,b]4.三维空间5.叠加6.分块7. 3R 2-2R 3 8.概率 9. ∑=Ni i 1/1λ10. 平衡或稳态问题, 瞬态问题 11. 层次型，网络型 12. 1－F 1F 213. 均值，标准差 14. 正定 15. A 类 16. [a,2] 17. 缩小 18. g 1(X )和g 2(X ) 19.500050001)(te tf -= 20. 支撑 21. 早期失效、功能失效22. 0*)(=∇x F ，H(x*)负定 23. 绘图 24. )1(1)1(2++-K K X X 25. 0.5 26. 相等 27. 设备28. 0.618 29. 结构离散化，单元分析，整体分析30. 由节点位移求内部任一点的位移，由节点位移求单元应变，应力和节点力31. 比例放大或缩小 32. 性能约束 33. 正应变(e x )34. 微型计算机 35. 规定功能 36.海赛矩阵H (X *)正定37. 变化率 38. 1 39. 不能40. 物理参数 41. 用以输出图形 42. 四面体43. 存储 44. 零部件的组合方式 45. 246. 像素 47. 二次插值法 48. 支承条件49. 对数正态 50. 总体51.工程分析与文档制作 52．拟合成公式编入程序，由计算获得所需数据53、无约束优化问题和约束优化问题 54、性能约束55、材料、 结构、 工艺 56、可靠性预测 可靠性分配57、组成系统的单元的可靠性 组成单元的相互组合方式58、计算机化、 信息化、 智能化、 集成化 59、线性规划和非线性规划60、在设计过程中可以进行调整和优选的独立参数 61、海森矩阵负正三、问答题1、 答：函数在一点的梯度是函数在该点变化率的全面描述。
自考现代设计方法课本(02200)
输入，如指定设备工作方式、指定图形变换方式、开始菜单作业等。从外观来 看，它与英文打字机的键盘很相似。计算机键盘分字符键、开始菜单和功能键 三种。键盘与主机的键盘端口连接。随着磁盘机的发展，由键盘和磁盘构成的 输入装置也已获得广泛应用。其工作过程是：由键盘控制数据存入磁盘，然后 再输入计算机。这种方式适合大批量数据的输入。 （2）光笔 光笔是一种检测装置，它能够将屏幕上的显示状态（明暗变化）转
不用而等待调用的程序和数据的装置。图形系统或 CAD 系统要进行图形、 数据、 文字处理，图形 要转化为数据，信息量很大。所以系统对存储设备的要求大，
一是存储量大，二是存取效率要高。外存储器是经过通道与 CPU 连接的副主存
储器，目前最常用的是磁盘、磁带盒光盘。 磁盘有软盘和硬磁盘两种。 但由于磁带是顺序存取工作方式， 不便于是随机 访问的数据存储，故一般用于存储批量大、使用频繁的数据和用于备份保存数
3
3、输入设备主要作用是将字符、平面上或空间中点的坐标输入计算机，其基本 功能是“定位”和“拾取” 。 ①“定位”是确定和控制游标在屏幕图形上的位置， ②“拾取”是选取屏幕图形上的某一内容。 4、计算机的键盘分字符键、数字键和功能键三种。 输入设备主要有键盘、光笔、鼠标、数字化仪和图形扫描仪。 （与主机的标准端 口 RS-232C 串口连接的有鼠标、数字化仪和图形扫描仪。 ） （1）键盘 键盘是最常用的输入装置，可以输入数据和字符，也能够用于图形
(完整版)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=ε3. 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=ε5. 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=ε6. 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[]TX 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 ，[]TX 1,1)0(= ，1.0=ε。
8. 用梯度法求解44)(m in 22221+-+=x x x X f ，[]TX 1,1)0(=，1.0=ε 。
9. 用梯度法求解无约束优化问题：1364)(m in 222121+-+-=x x x x X f ，取初始点[]TX 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 --+=,[]TX 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。
2019年自考《现代设计方法》试题及答案
2019年自考《现代设计方法》试题及答案填空题1.弹性力学问题的有限位移法，包括三个步骤：结构离散法、单元分析、整体分析。
2.设计的发展分为四个阶段: 直观发展阶段、经验发展阶段、中间试验辅助设计阶段、现代设计阶段。
3.当前，CAD的应用主要有以下几个方面：工程设计与分析、几何造型、绘图、工程数据库和设计文档。
4.彩色:是指黑白系列以外的各种颜色，如各种光谱色均为彩色5.所谓虚位移，是一种假想加到系统上，为系统的约束条件所允许的任意微小位移。
6.单元：即原始结构离散后，满足一定几何特性和物理特性的最小结构域。
7.求解一维目标函数f(a)的极小点和极小值的数值迭代方法称为一维搜索方法。
8.可靠性是指机械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，是衡量机械产品质量的一个重要指标。
9.工业设计主要包括三个方面的内容：1)产品的设计，2)与产品有关的视觉传达设计，3)由产品设计扩展开的环境设计。
0.产品设计相关因素涉及到功能，技术，审美三个方面的内容。
它们是互相依存、互相制约、互相渗透，组成了一个矛盾的统一体。
11.工程数据处理的两种方法是：将设计数据转变为程序，利用数据库管理设计数据。
12.弹性力学平面问题的基本方程有三个：几何方程、物理方程、平衡方程。
13. 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。
14.CAD是采用硬件与计算机软件系统辅助人们对产品或工程进行设计的方法与技术，包括设计、绘图、工程分析、文档制作等设计活动，是一种新的设计方法，也是一门多学科综合应用技术。
15.产品设计构思方法：自由构想法、系统构想法、.类比构想法。
16作用于物体的外力分为体积力和表面力，简称体力和面力。
17非彩色:指白色、黑色和各种深浅不同的灰色组成的系列，称为白黑系列。
18产品设计涉及到功能，技术，审美三个方面的内容。
它们是互相依存、互相制约、互相渗透，组成了一个矛盾的统一体。
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《现代设计方法》课程考前复习资料1、什么是优化设计？简述优化设计的分类。
答：优化设计亦称为最优化设计，它是以数学规划理论为基础，以电子计算机为辅助工具的一种设计方法宏观世界首先将设计按规定的格式建立数学模型，并选择合适的优化方法，选择或编制计算机程序，然后通过电子计算机计算自动获得最优化设计方案。
优化方法大体上可分为两类：（1计算目标函数值，比较目标函数值，并以之作为抚今迭代、收敛根据的方法。
（2变量函数极值理论为甚础利用目标函数的以性态，并以之作为寻优、迭代收敛根据的方法。
2简述求总体刚度矩阵的方法？答：求总体刚度矩阵的方法主要有两种：一种是直接根据总体刚度系数的定义分别求出它们，从而写出总体刚度矩阵：另一种是分别先求出各单元的刚度矩阵，根据叠加的原理，然后利用集成的方法求出总体刚度矩阵。
3 在有限元分析中，为什么要采用半带存储？答：（1）单元尺寸越小，单元数越多，分析计算精度越高单元数越多，总体刚度矩阵的阶数越高，所需计算的内存量和计算量越大。
（2）总体刚度矩阵具有对称性、稀疏性、奇异性以及非零元素带形颁布的规律。
（3）只存储主对角线元素以上三角矩阵中宽为Nb的斜带形区内的元素，可以大大减小所需内存量。
4可靠性工程领域主要包括哪几个方面的内容？答：可靠性工程领域主要包括以下三方面的内容：(1)计。
它包括了设计方案的分析、对比与评价，必要时也包括可靠性试验、生产制造中的质量控制设计及使用维修规程的设计等。
(2)分析。
它主要是失效分析，也包括必要的可靠性试验和故障分析。
这方面的工作为可靠性设计提供依据，也为重大事故提供科学的责任分析报告。
(3)数学。
这是数理统计方法在开展可靠性工程上发展起来的一个数学分支。
5机械CAD支撑软件从功能上可分为哪三类？具体包括哪些软件？答：机械CAD支撑软件从功能上可分三类：第一类解决几何图形设计问题；第二类解决工程分析与计算问题；第三类解决文档写作与生成问题。
具体包括：基本图形资源软件；二维绘图软件；几何造型软件；工程分析及计算软件；文档制作软件。
6简述多维空间的一维搜索最优化方法？答：多维空间的最优化方法，一般遵循这样一种基本形式：从一个初始点X0出发，按一定规定律确定一个搜索S0，然后在搜索S0上搜索到目标函数的极小点X1；接着双以X1为新的出了点，确定一个搜索S1，再在S1方向上搜索到目标的极小点X2，作为下一次迭代的出了点。
如此重复上述过程，直到把目标函数调整到最优值F（X）为止。
7简述用有限元法求解问题的步骤？答：对整个结构进行简化，将其分割成若干个单元，单元间彼此通过节点相连；（1）刚度矩阵；体刚度矩阵并写出总体平衡方程；（3）承条件，求出每个节点的位移；（4）单元内的应力和应变。
8常用的可靠度分配方法有哪三种？各自的分配原则是什么？答：（1）等同分配法：它按照系统中各单元（子系统或零部件）的可靠度均相等的原则进行分配。
（2）加权分配法：把各子系统在整体系统中的重要度以及各子系统的复杂度作为权重来分配可靠度。
（3）最优分配法：全面考虑各种因素的影响，采用优化方法分配可靠度。
9简述故障树分析的步骤？答：故障树也叫失效树分析，简称FTA，是系统可靠性的有力工具，故障树分析的步骤：（1）悉系统的基础上，建立故障树；（2分析，识别系统的薄弱环节；（3）分析，对系统的可靠性作出评价。
10 何谓软件工程？一套软件的生存周期大致可分为几个阶段？答：软件工程就是采用工程化的方法进行软件开了，是为了避免“软件危机”面了展起来的技术。
一套软件系统人研制开始互最后废弃，整个生存周期大致可划分为以下几个阶段：需求分析和可行性研究阶段、系统和系统结构设计阶段、程序设计及阶段、软件测试阶段、使用与维护阶段。
11什么是复合形法？简述其主要特点？答：复合形法是在单纯形法的基础上修改而成的。
其优化过程是在可行域内选k个设计点，作为初始复合形的顶点，构成一个多面体，然后对多面体各顶点的函数逐个进行比较，电影票函数值最大的为坏点，按照一定规则去掉坏点面代以新点，构成一个新的多面体；依次步骤重复多次，使复合形的位置逐步调向邻近最优点，最后以顶点中目标函数值最小的点，作为近似最优点而得解。
复合形法由于在迭代计算中不必计算目标函数的导数，也不用一维搜索，所以程序结构比较简单，适用性较广。
对设计变量增加，维数高或约束条件多的优化问题，为了得到较好的新顶点，往往要向中心点多次收缩，国而计算效率显著降低。
12平面刚架与一维结构相比有哪些特点？答：平面刚架比一维结构要些，主要表现在：（1）不再只是轴向位移，对于一根平面杆件的两个端点，除轴向位移处，还有垂直于轴向的横向公位移和角位移。
选定杆的端点为节点，每个节点的位移分量由一个增加到三个。
（2）件组成，各杆件的取向不同。
将每个杆件看成是一个单元，各单元的轴线方向不再相同。
13简述可靠性设计的统计指标？答：可靠性的统计指标包括；（1）和累积失效频率；（2）数和累积失效密度；（3）效密度和瞬时失效密度；（4）率和失效率函数；（5）与可靠寿命。
14简述“窗口”和“视区”的定义及它们之间的匹配？答：窗口的在用户坐标系中定义的确定显示内容的一个矩形区域，只有在这个区域内的图形才能在设备坐标系中，而窗口外的部分则被载掉。
视区是在设备坐标系中定义的一个矩形区域，用于输出窗口中的图形。
视区决定了窗口中图形要显示与屏幕上的位置和大小。
窗口和视区的匹配就是将两个矩形区域的点按相对位置一一对应起来。
15简述在优化设计的过程中，建立数学模型的步骤？答：建立数学模型是优化设计过程中非常重要的一步，建立数学模型的三个基本步骤如下：（1）定的未知变量（设计或决策变量），并用代数符号表示它们；（2）标或判别标准，并将其表示为要最大化或最小化的函数；（3）题的约束或限制，并将它们表示成未知变量的线性或非线性的等式或不等式组。
16简述由整体坐标系单元刚度矩阵的子矩阵集成刚度矩阵的步骤？答：（1）对一个有n个节点的结构，将刚度矩阵[K]划分成n乘n个子区间，然后按节点总码的顺序进行编码；（2）将整个坐标系中单元刚度矩阵的各子矩阵，根据其下标的两个总码对号入座，写在总体刚度矩阵相应的子区间内；（3）间内的子矩阵相加，成为总体矩阵中相应的子矩阵。
17在有限元分析时，如何处理对称结构？当结构的几何开关、尺寸、载荷和约束条件对称于某一平面（对平面问题对称于某一直线索，其结构内部的应力及位移必定也对称于该平面（线），则称之为对称结构。
研究对称结构时，可沿对称面（线）将其切开，只研究它的一半。
若结构有两个相互垂直的对称面（线）时，可只研究其四分之一。
18与传统设计方法相比，可靠性设计有哪些特点？答：（1）方法是将安全系数作为衡量安全与否的指标，但安全系数的大小并没有同可靠度直接挂钩，这就有很大的盲目性。
可靠性设计与之不同，它强调在设计阶段就把可靠度直接引进到零件中，即由设计直接决定固有的可靠度。
(2计是把设计变量视为确定性的单值变量并通过确定性的函数进行计算，面可靠性设计则把设计变量视为随机变量并运用随机方法对设计变量进行描述和运算。
(3)性设计中，由于应力和强度都随机变量，所以判断一个零件是不否安全可靠，就以强度大于应力的概率大小来表示，这就是可靠度指标。
(4)计与可靠性设计都是以零件的安全或失效作为研究内容，因此，两者之间有着密切的联系。
可靠性设计是传统设计的延伸与了展，在某种意义上，也可以认为可靠性设计只是在传统设计的方法上把设计变量视为随机变量，并通过随机变量运算法则进行运算而已。
19与文件系统相比，数据库系统的主要特征有哪些？答：(1)数据共享，减少了数据冗余；(2据存储的结构化；(3)了数据的独立性；(4)数据的保护。
20优化方法一般需要考虑的因素有哪些？答：数学模型的类型，如有约束或无约束，是连续变量或是离散变量，函数是非线性还是全为线性的等。
数学模型的规模，即设计变量的维数和约束条件数的多少。
模型中函数的性质，如是否连续，一阶和二阶导数是否存在等。
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、所适用的机器类型等。
了解算法的基本结构、解题的可靠性、计算稳定性等一些性能。
程序的界面性，即使用的简易性及输入、输出解释的清楚程度等。
21刚度矩阵的特性？答：对称性，总体刚度矩阵具有对称性，这样一来在计算机中只需要存储它的上三角部分；奇异性，其物理意义仍在无约束的情况下，整个结构可做刚体运动；稀疏性，刚度矩阵中有许多零子，且非零子矩阵中还有大量的零元素，这种矩阵称为稀疏矩阵，大型结构的总体刚度矩阵都是稀疏矩阵。
22元分析过程中，结构离散化时如何决定单元尺寸？答：单元尺寸的概念有两个方面：一是单元本身的大小，另一方面指单元内自身几个尺寸之间的比率。
单元本身尺寸小，所得到精度高，但是所需的计算量大，为减少计算量，有时对一个结构要用不同尺寸的单元离散。
一个单元中最大与最小的尺寸要尽量接近。
23可靠性与可靠度的区别与联系？答：可靠性是指产品在规定的时间内，在规定的条件下，完成规定功能的能力；可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；显然，可靠度是对产品可靠性的概率度量。
24是数据库系统的数据模型？简述其三种常用类型？答：数据模型是指数据库内部数据的组织方式，描述了数据之间的各种首级，也是数据高度结构化的的表现。
宏观世界是数据库的核心和基础，每一种数据库管理系统都是基于某种数据模型的。
最常用的数据模型有三种：层次型、网络型和关系型。
层次型是指记录间是树型的组织结构，体现记录间的“一对多”的关系；网络型是指事物之间为网络的组织结构，体现事物间的“多对多”的关系；关系型是以集合上的“关系”的概念为基础，是把信息集合定义为一张二维表的组织结构。
25是优化设计结果的灵敏度分析？有何作用？答：所谓优化结果的灵敏度分析，是指当取得最优设计方案时，分析由于约束或设计变量发生某些变化面对最优解造成的影响。
它的作用包括：1找出最灵敏因素，如果能改变一些可控变量的数据，研究它对最优解产生的影响；若对给定参数作微小的变化，而对最优解产生相当大的有利作用，则这个参数就是最灵敏因素。
2供与研究对象的改进和补充有关的有介值的信息，以便改进所研究的数学模型。
3弄清楚研究对象对这个系统中那些不可控参数或变量变化所起的作用。
26么在三你形单元中采用线性位移模式？答：1三角形单元有六个自由度，所选的位移模式中也有六个称为位移参数{a}的待定系数，这样只需用三个节点的六个位移分量就可以完全确定它们。
2位移模式应当与局部坐标系的方位无关，这样，多项式中有x的项，则必须有对称的y项。
3采用线性函数作位移模式，求解过程将大大简化。
27是3 法则？答：现有手册中给出的材料强度数据往往是一个范围，我们在摘引这些数据以供可靠性设计使用时，必须加以改造。