CADCAM考題參考

1、試卷答案及評分標準CAD心AM技術(shù)課程 樣卷、名詞解釋（15分）1、PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，是一門管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)和相關(guān)過程的技術(shù)。它能有效地將產(chǎn)品數(shù)據(jù)從概念設(shè)計、計算分析、詳細設(shè)計、工藝流程設(shè)計、加工制造、銷售維 護至產(chǎn)品消亡整個生命周期內(nèi)及其各階段的相關(guān)數(shù)據(jù)，按照一定的數(shù)學模式加以定 義、組織和管理，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在其整個生命周期內(nèi)保持一致、最新、共享及安全。2、計算機圖形學：利用計算機系統(tǒng)產(chǎn)生、操作、處理圖形對象的學科，圖形對象可能是矢量 圖形也可能是點陣圖形3、幾何信息：一般是指一個物體在三維歐氏空間中的形狀、位置和大小。具體地說，幾何信 息包括有關(guān)點、線、面、體的信息4、CAPP計算

2、機輔助工藝設(shè)計，是以計算機為輔助手段，解決產(chǎn)品制造過程中存在的有關(guān)材料、工裝、過程等工藝問題，它是 CAD和CAM之間的過渡環(huán)節(jié)，具體描述了產(chǎn)品在整個生產(chǎn)過程中（包括零件加工、產(chǎn)品裝配等）相關(guān)的條件和過程，是產(chǎn)品制造必不可 少的重要組成部分。5、逆向工程：又稱反求技術(shù)或逆向設(shè)計，是將已有產(chǎn)品模型（實物模型）轉(zhuǎn)化 為工程設(shè)計模型和概念模型，并在此基礎(chǔ)上解剖、深化和再創(chuàng)造的一系列分析方法和應用技術(shù)的組合，可有效改善技術(shù)水平，提高生產(chǎn)率，增強產(chǎn)品競 爭力，是消化、吸收先進技術(shù)進而創(chuàng)造和開發(fā)各種新產(chǎn)品的重要手段評分標準：一個小題的分值為 3分，在每一個小題中，按照知識點給分。二、填空（20分）。1、隨

3、著CAD技術(shù)的普及應用越來越廣泛，越來越深入，CAD技術(shù)正向著開放、集成、智能標準化和的方向發(fā)展。 ，也是各類應用軟件的基礎(chǔ)。從功能上可將支撐軟件、2支撐軟件是 CAD/CA虛件系統(tǒng)的重要組成劃分為自動繪圖、幾何造型、工程分析與計算、仿真與模擬、專用設(shè)備控制程序生成、集成與管理等幾種類型。3、目前已經(jīng)發(fā)明了許多不同類型的消隱算法，它們一般依據(jù)以下幾種基本算法原理：包含性可見性檢驗、求交運算等。、投影變換檢驗 、深度檢驗、軟件的有限元分析程序系統(tǒng)主要由：前置處理程序、主分析程序和后置處理以及用戶界面、4、CAE 掃描面5、常用曲面構(gòu)造方法有：線性拉伸面、直紋面、旋轉(zhuǎn)面、. 。掃描法 實體生成方法

4、有： 體素法和幾何特征圖形語言文字描述法、CAPP系統(tǒng)零件信息的描述主要方法有：數(shù)字編碼描述法、6采用人機交互方式輸入零件的各種信息，一描述法等。常用的零件信息輸入方式有兩種：一種是 種是通過與，從CADCAD系統(tǒng)的集成系統(tǒng)中直接提取零件的幾何信息和技術(shù)信息。、一般來說，數(shù)控編程過程主要包括：分析零件圖樣、工藝處理、數(shù)學處理、編寫程序單、數(shù)控7程序輸入及程序檢驗。逆向工程的核心包括了以下四個步驟：8零件原型的數(shù)字化 從測量數(shù)據(jù)中提取零件原型的、 模型的檢驗與修正模型的構(gòu)建幾何特征、零件原型 CAD。和CAD分，如果學生的答案與標準答案不一致，但本質(zhì)意思正確也應該評分標準：一個空格的分值為0.5

5、給分。14分）三、計算題（x+y+2=0求平面圖形對一般位置直線寫出變換過程）的對稱變換的變換矩陣 （x+y+2=0 Y答：1.先將直線沿 X軸右移兩格T1=1 0 0;0 1 0;2 0 1X2 .先將直線沿逆時針旋轉(zhuǎn)45 T2=cos45 sin45 0;-sin45 cos45 0;00 13 .將圖形上的點沿y軸對稱2.T3=-1 0 0；0 1 0；0 0 14. 將直線沿順時針選轉(zhuǎn)45。T4=cos(-45)sin(-45)0;-sin(-45)cos(-45) 0;0 0 15. 再將直線沿 -X 方向移動移兩格T5=1 00 ;0 1 0;-2 0 16. 總的變換矩陣為T=T

6、1*T2*T3*T4*T57. T=0 1 0 ； 1 0 0； -2 2 1評分標準 ：按步驟給分。四、簡答題( 30 分)1、 簡述CAD心AM軟件系統(tǒng)的基本組成。答：根據(jù)CAD/CAM 系統(tǒng)中執(zhí)行的任務及服務對象的不同，可將軟件系統(tǒng)分為三個層次，即系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應用軟件。2、 試述圖形裁剪技術(shù)的原理和線段裁剪的種類。答：圖形都是由點組成的，點的裁剪是基礎(chǔ)?？梢杂靡粚唵蔚牟坏仁?，來判斷圖形上的點(,) 是否位于窗口內(nèi)。設(shè)矩形窗口的四條邊界線是=,=,=,= ，不等式組 yyyxyxxxyx 2112為 y W yyxx X 2211凡符合上述不等式組的點，是可見圖形點，不符合的，是

7、不可見圖形點。線段裁剪算法有矢量裁剪法、編碼裁剪法、中點分割裁剪法等3、 比較邊界表示法與構(gòu)造立體幾何法在描述同一物體時的區(qū)別和特點 。答：邊界表示法強調(diào)實體外表的細節(jié)，詳細記錄了構(gòu)成物體的所有幾何元素的幾何信息和相互之間連接關(guān)系的拓撲信息，將面、邊界、頂點的信息分層記錄，建立層與層之間的聯(lián)系。邊界表示法的核心是面，因而對幾何體的整體描述能力相對較差，無法提供關(guān)于實體生成過程的信息構(gòu)造立體幾何法優(yōu)點是：形體結(jié)構(gòu)清楚，表達形式直觀，便于用戶接受，且數(shù)據(jù)記錄簡練。缺點是數(shù)據(jù)記錄過于簡單，在對實體進行顯示和分析操作時，需要實時進行大量的重復求交計算，降低了系統(tǒng)的工作效率；此外，不便表達具有自由曲面邊

8、界的實體。4、 給出 CAE 的定義，用 CAE 可解決哪些工程問題？3學資學習網(wǎng)提供考研資料答：計算機輔助工程(CAB,是以現(xiàn)代計算力學為基礎(chǔ)、計算機仿真為手段的工程分析技術(shù),是實現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計的重要技術(shù)。CAE技術(shù)主要包括有限元法FEM (Finite Element Method)、邊界元法 BEM (Boundary Element Method)、運動機構(gòu)分析、氣動或流場分析、電路設(shè)計和磁場分析等。工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、強度設(shè)計評價與壽命預估、動力學/運動學仿真等是計算機輔助工程分析的主要內(nèi)容。5、總結(jié)歸納逆向工程的基本過程。逆向工程的作用有哪些？答：逆向工程流程圖逆向工程大致

9、應用在以下幾種情況：(1)在缺少設(shè)計文檔以及沒有CAD模型的情況下，對零件原型進行測量，形成零件的設(shè)計圖紙或CAD模型，并以此為依據(jù)生成數(shù)控加工的NC代碼，加工復制零件。(2)設(shè)計需要通過實驗測試才能定型的零件模型，通常采用逆向工程的方法。(3)在美觀設(shè)計特別重要的領(lǐng)域。(4)由于近年來對模具制作時間、造型與精度要求日益嚴格，采用單一CAD系統(tǒng)順向進行模具設(shè)計制作，不再是唯一有效的處理手段，利用日漸成熟的逆向工程技術(shù)可加快交貨進度并提高制作精度，因此各類模具加工企業(yè)皆積極引入逆向技術(shù)。(5)另一個重要的應用，如修復破損的藝術(shù)品或缺乏供應的損壞零件等，此時不需要對整個零件原型進行復制，而是借助逆

10、向工程技術(shù)抽取零件原型的設(shè)計思想，指導新的設(shè)計。這是由實物逆向推理出設(shè)計思想的一種漸近過程。6、CAD心AM集成系統(tǒng)通常有哪些方法？答：CAD/ CAM系統(tǒng)的集成方案主要有以下幾種：1)通過專用數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)集成2)利用數(shù)據(jù)交換標準格式接口文件實現(xiàn)集成3)基于統(tǒng)一產(chǎn)品模型和數(shù)據(jù)庫的集成4)基于特征面向并行工程的設(shè)計與制造集成方法評分標準：每小題為5分，按照知識要點給分。五、問答題（ 21 分）1、 試分析比較常用的幾種數(shù)控程序檢驗方法，簡要說明其原理和特點。答： 目前數(shù)控程序檢驗的方法主要有： 試切、 刀具軌跡仿真、 三維動態(tài)切削仿真和虛擬加工仿真。試切法是 NC 程序檢驗的有效方法。 通過計算

11、機仿真模擬系統(tǒng)， 可以在軟件上實現(xiàn)零件的試切過程，4將數(shù)控程序的執(zhí)行過程在計算機屏幕上顯示出來，是數(shù)控加工程序檢驗的有效方法。動態(tài)模擬過程中， 刀具可以實時在屏幕上移動， 刀具與工件接觸之處， 工件的形狀就會按刀具移動的軌跡發(fā)生相應的變化。觀察者在屏幕上看到的是連續(xù)的、 逼真的加工過程。 利用這種視覺檢驗效果，就可以很容易發(fā)現(xiàn)刀具和工件之間的碰撞及其它錯誤的程序指令。刀位軌跡仿真法： 通過讀取刀位數(shù)據(jù)文件檢查刀具位置計算是否正確， 加工過程中是否發(fā)生過切，所選刀具、走刀路線、進退刀方式是否合理，刀位軌跡是否正確， 刀具與約束面是否發(fā)生干涉與碰撞等情況發(fā)生。這種仿真一般采用動畫顯示的方法，效果逼

12、真刀具軌跡數(shù)值驗證也稱為距離驗證， 是一種刀具軌跡的定量驗證方法。 它通過計算各刀位點上刀具表面與加工表面之間的距離進行判斷， 若此距離為正， 表示刀具離開加工表面一定距離； 若距離為負，表示刀具與加工表面發(fā)生過切。三維動態(tài)切削圖形仿真驗證是采用實體造型技術(shù)建立加工零件毛坯、機床、夾具及刀具在加工過程中的實體幾何模型， 然后將加工零件毛坯及刀具的幾何模型進行快速布爾運算 （一般為減運算），最后采用真實感圖形顯示技術(shù)，把加工過程中的零件模型、機床模型、 夾具模型及刀具模型動態(tài)地顯示出來， 模擬零件的實際加工過程。 這種方法的特點是仿真過程的真實感較強， 基本上具有試切加工的驗證效果。三維動態(tài)切削

13、仿真已成為圖形數(shù)控編程系統(tǒng)中刀具軌跡驗證的重要手段。2、目前CAPP系統(tǒng)信息輸入的瓶頸何在？試分析采用概念化信息輸入方法的優(yōu)缺點。答：輸入瓶頸：目前商品化CAPP系統(tǒng)對CAD系統(tǒng)零件的信息處理方式有：不保留CAD系統(tǒng)的零件信息，只是一次性利用該信息；部分保留 CAD 系統(tǒng)的零件信息，對一些具有明顯加工特征的幾何圖形進行提取和應用；采用零件信息編碼系統(tǒng)對輸入零件進行編碼輸入等方法。這些方法不是缺少兀整的零件工藝信息，無法實現(xiàn)工藝的創(chuàng)成，就是信息輸入的過程十分復雜，輸入方法不實用，工藝 人員難以接受。從人的記憶規(guī)律分析，將工藝設(shè)計人員熟悉的幾何特征制成相關(guān)工藝信息集的信息柄，進行概念化零件圖工藝信

14、息的識別與提取，使得CAPP系統(tǒng)的信息輸入具有下列特點：(1)從特征的概念入手，將圍繞幾何特征展開的工藝信息打包處理，并制作成信息柄，采用信息柄進行信息的激活與傳遞，提高了CAPP系統(tǒng)信息輸入的準確性。(2) CAD心APP系統(tǒng)之間信息傳遞的主要手段是信息柄的遷移，這種遷移是以人為的概念約定以及CAPP系統(tǒng)的信息預制為基礎(chǔ)，同時受到PDM資源數(shù)據(jù)庫的支持，便于進行信息輸入的擴充。(3)工藝特征信息繼承了傳統(tǒng)的零件分類方法，它是工藝設(shè)計人員長期工作中形成的概念，比較容易接受，也便于工藝設(shè)計。(4)僅經(jīng)過有限的幾次信息提取，即可完整輸入零件特征的全部信息，不僅輸入的效率高，還適用于創(chuàng)成式工藝生成，

15、以及基于內(nèi)容的工藝匹配與查詢。3、簡述派生式 CAPP和創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的基本原理 答：派生式 CAPP系統(tǒng)基本原理動自檢索標準加加工參數(shù)處檢索零件編碼或式格式化交件零零件族矩陣標準加工工工藝派生規(guī)應用程序或特征庫藝庫則庫集特GT零件 生派工工藝理計算 征信息輸入族或特征CAPPaJ成式系統(tǒng)原理工藝規(guī)程編出輯輸工藝規(guī)程生成5.學資學習網(wǎng)提供考研資料評分標準：每小題為 7分，按照知識要點給分答案及評分標準CAD/CAMK術(shù)課程樣卷二填空（=）3030X 1、1.狹義的CAD/CA皿術(shù)是指利用CAD/CM系統(tǒng)進行產(chǎn)品的造型、計算分析和數(shù) 控.代碼的生 制（包括刀具路徑的規(guī)劃、刀位文件的生成、刀具

16、軌跡的仿真及NC程 序的編.。成等）為中心的運作模式，且在工技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)是以計算機2.以CAD/CAM.o作過程中是有序化和并行化的.）在制造 Systemlntergrated CIMS3.集成制造環(huán)境（Computer Manufacturing設(shè)計、經(jīng)過制造過程各環(huán)節(jié)，最后到銷售和售決策、產(chǎn)品、經(jīng)營場企業(yè)中將從市 分析.一.6.后服務，包括原材料、生產(chǎn)和庫存管理，財務資源管理等全部運轉(zhuǎn)活動，在一個 全局集成規(guī)劃下逐步實現(xiàn)計算機化，以實現(xiàn)更短的設(shè)計生產(chǎn)周期，改善企業(yè)經(jīng)營管理 適應市場的迅速變化，獲得更大的經(jīng)濟效益。統(tǒng),系CAD/CA麻統(tǒng)根據(jù)使用的支撐軟件規(guī)模大小不同，可分為三種

17、類型：CAD4. 統(tǒng)集成系系統(tǒng)，CAD/CAM CAM.它分為七層，)，國際標準的網(wǎng)絡協(xié)議方案為“開放系統(tǒng)網(wǎng)絡標準模式”(5. OSI。層和物理層路層、表達層、會話層、傳輸層、網(wǎng)絡層、鏈用即應.-.T I -1十*幅 I 5| 十.二是計算機生成的圖線、明暗曲面、符號、字符等構(gòu)成的圖形，在計6.矢量圖形屬性參數(shù)和算機內(nèi)部存儲的信息是圖形元素的形狀參數(shù).0放大視圖區(qū)大小不變，窗口區(qū)縮小或放大時，所顯示的圖形會相反地或縮小7.引8.投影有平行投影和透視投影之分，前者的投影線是平行的，而后者是從某點出投影線的。透視投影有一個特點，任何一束不平行于投影平面的平行線經(jīng)透視投影后在透視9.圖上不再平行，其

18、延長線匯聚為一點，稱之為滅點 義，賦予所謂幾何建模就是以計算機能夠理解的方式，對幾何實體進行確切的定10.,形式對所定義的幾何實體加以描述，從而在計構(gòu)結(jié)一定的數(shù)學描述，再以一定的 數(shù)據(jù).算機內(nèi)部構(gòu)造一個實體的模型分。評分標準：每個空格分值為 1選擇題 2=20）、（10 X可在制造產(chǎn)品樣機之前發(fā)現(xiàn)設(shè)計中出現(xiàn)的問題和缺陷，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)1.7.周期，節(jié)省經(jīng)費（C）A.強度設(shè)計B.工程數(shù)值分析C.仿真分析D.模流分析2. ANSYS是經(jīng)典的CAE工具其中提供實體建模及網(wǎng)格劃分工具，以便用戶構(gòu)造 有）（A限元模型仿真模塊D. C.分析計算模塊A.前處理模塊B.后處理模塊零件信息包括3. ）D（工藝

19、信息幾何信息31.總體信息223323。113COO O ABO O CO過程通常需要經(jīng)過以下的步驟來完成：CAE優(yōu)化設(shè)計4.）（D53412。分析與查執(zhí)行分析。參數(shù)化建模。準備分析模型。設(shè)置分析環(huán)境看結(jié)果O 54343 3121 2ODDOOOBCD AO目前數(shù)控程序檢驗的方法主要有：5.）（C21 43虛擬加工仿真三維動態(tài)切削仿真。刀具軌跡仿真。試切OOO 434332143121 D/OOO OB CD不屬于順向工程的特征可歸納為：6.）D（8.A功能導向、對象導向B預定模式C系統(tǒng)開發(fā)以及所屬權(quán)系統(tǒng) D模型的檢驗 7.逆向工程的核心包括了以下幾個步驟:(C)12從測量數(shù)據(jù)中提取零件原型的

20、幾何特征。零件原型的數(shù)字化34CAD模型的檢驗與修正 。零件原型CAD模型的構(gòu)建OO 0043443 32 31112 2DOOBOOA C8.逆向工程大致應用在以下幾種情況：(A)12設(shè)計需要通過實驗測試才能模型的情況下。在缺少設(shè)計文檔以及沒有CAD O34各類模具加工企業(yè)積極引入。定型的零件模型O在美觀設(shè)計特別重要的領(lǐng)域5修復破損的藝術(shù)品或缺乏供應的損壞零件等逆向技術(shù)。0002434 22343351DOO OOAO BO C激光掃描儀的優(yōu)點：9.(B)213可測量柔軟、。不必做探頭半徑補償測量速度快，曲面數(shù)據(jù)獲取容4無接觸力，不會傷害精密表面易碎、不可接觸、薄件、皮毛、變形細小等工 件。

21、O O23443314322DOOO BAOOCO10.下面不是CACAMft成環(huán)境下網(wǎng)絡的特點)B (網(wǎng)上傳遞的信息比較復雜，實時性較差 BA網(wǎng)絡的規(guī)模應覆蓋整個企業(yè)9.C 涉及的機型較多，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)復雜D 應具有較好的靈活性和可擴展性評分標準： 每小題的分值為 2 分。名詞解釋（）2=10、5X1優(yōu)化設(shè)計優(yōu)化設(shè)計是在計算機廣泛應用的基礎(chǔ)上發(fā) 展起來的一項設(shè)計技術(shù)。 優(yōu)化設(shè)計提供了一種邏輯方法， 它能在所有可行的設(shè)計方案中進行最優(yōu)的選擇， 在規(guī)定條件下得到最佳設(shè)計效果。 其原則是尋求最優(yōu)設(shè)計，其手段是計算機和應用軟件， 其理論是數(shù)學規(guī)劃法。2 派生式 CAPP派生式 CAPP 統(tǒng)利用零件結(jié)構(gòu)的

22、相似性，通過對系統(tǒng)中已有零件工藝規(guī)程的檢索得到相似零件的工藝規(guī)程， 并對此進行編輯修改。 派生式系統(tǒng)是以企業(yè)現(xiàn)有的工藝規(guī)程為基礎(chǔ)， 同時讓設(shè)計人員參與工藝的規(guī)劃， 充分發(fā)揮了人的主觀能動性， 是目前企業(yè)常用的系統(tǒng)評分標準： 每小題的分值為 5 分，在每一個小題中，按照要點給分。簡答題（=）286+7+8+7、1.簡述CAD/CA般術(shù)的概念、狹義和廣義CAD/CA般術(shù)的區(qū)別與聯(lián)系。（6）答： CAD/CAM 技術(shù)是以計算機、外圍設(shè)備及其系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)，綜合計算機科學與工程、計算機幾何、機械設(shè)計、機械加工工藝、人機工程、控制理論、電子技術(shù)等學科知識，以工程應用為對象，實現(xiàn)包括二維繪圖設(shè)計、三維幾何

23、造型設(shè)計、工程計算分析與10 優(yōu)化設(shè)計、數(shù)控加工編程、仿真模擬、信息存貯與管理等相關(guān)功能。區(qū)別：廣義的 CAD/CAM 技術(shù)，是指利用計算機輔助技術(shù)進行產(chǎn)品設(shè)計與制造的整個過程，及與之直接和間接相關(guān)的活動；狹義的 CAD/CAM 技術(shù)，是指利用CAD/CAM 系統(tǒng)進行產(chǎn)品的造型、計算分析和數(shù)控程序的編制聯(lián)系：廣義的 CAD/CAM 技術(shù)包容狹義的 CAD/CAM 技術(shù)2.簡要說明CAD/CAMR統(tǒng)支撐軟件的類型和功能。（7）答：從功能上可將支撐軟件劃分為自動繪圖、幾何造型、工程分析與計算、仿真與模擬、專用設(shè)備控制程序生成、集成與管理等幾種類型。（ 1）繪圖軟件主要解決零件圖的詳細設(shè)計問題，輸出

24、符合工程要求的零件圖或裝配圖。（ 2）幾何建模軟件它為用戶提供一個完整、準確地描述和顯示三維幾何形狀的方法和工具。（ 3）工程計算與分析軟件這類軟件的功能包括：基本物理量的計算、基本力學參數(shù)計算、產(chǎn)品裝配、有限元分析、公差分析、優(yōu)化算法、機構(gòu)運動學分析、動力學分析等。有限元分析是其核心工具。（ 4）仿真與模擬仿真與模擬技術(shù)是一種建立真實系統(tǒng)的計算機模型的技術(shù)。利用模型分析系統(tǒng)的行為而不建立實際系統(tǒng)， 在產(chǎn)品設(shè)計時， 實時、 并行地模擬產(chǎn)品生產(chǎn)或各部分運行的全過程，以預測產(chǎn)品的性能、產(chǎn)品的制造過程和產(chǎn)品的可制造性。（ 5） 工藝過程設(shè)計工藝過程設(shè)計軟件（ CAPP） 將 CAD 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為各種加

25、工、管理信息， 包括完整的工藝路線、 工序卡等工藝文件以及供數(shù)控加工用的數(shù)控程序及其工藝信息。116）專用設(shè)備控制程序生成（ 7） 集成與管理CAD/CAM系統(tǒng)集成是將不同功能的軟件模塊有機地連接到一起，形成一個完整的CAD/CAM系統(tǒng)，并協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)有效地運行，以達到信息數(shù)據(jù)無縫傳輸、數(shù)據(jù)共享、提高工作效率的目的。3. 試述窗視變換原理及規(guī)律。（ 8）答： 對于用戶定義的一張整圖， 需要把圖中每條線段的端點都用轉(zhuǎn)換公式進行轉(zhuǎn)換，才能形成屏幕上的相應圖形。（ 1）視圖區(qū)大小不變，窗口區(qū)縮小或放大時，所顯示的圖形會相反地放大或縮?。唬?2）窗口區(qū)大小不變，視圖區(qū)縮小或放大時，所顯示的圖形會相應地

26、縮小或放大；（ 3）窗口區(qū)與視圖區(qū)大小相同時，所顯示的圖形大小比例不變；（ 4）視圖區(qū)縱橫比不等于窗口區(qū)縱橫比時，顯示的圖形會有X 、 Y 方向的伸縮變化。4. 有限元法解決工程問題時，單元的劃分有哪些要求？ （ 7）答： 采用單元來替代連續(xù)體進行分析計算時， 需要考慮單元劃分的有效性， 保證所分析計算的結(jié)果與原物體的一直性，具體劃分時應注意：（ 1）單元之間不能相互重疊，要與原物體的占有空間相容，即單元既不能落在原區(qū)域外，也不能使區(qū)域邊界出現(xiàn)空洞。（ 2）單元應精確逼近原物體。所有原域的頂點都應取成單元的頂點。所有網(wǎng)格的表面頂點都應落在原域表面上。所有原域的邊和面都被單元的邊和面所逼近。（

27、3）單元的形狀合理。每個單元應盡量趨近于正多邊形和正多面體，不能出現(xiàn) 面積很小的二維尖角元或體積很小的三維薄元。（ 4）網(wǎng)格的密度分布合理。分析值變化梯度大的區(qū)域需要細化網(wǎng)格。12 （ 5）相鄰單元的邊界相容。不能從一個單元的邊和面的內(nèi)部產(chǎn)生另一單元的頂點。（ 6）分析對象的幾何結(jié)構(gòu)、載荷及支承情況均為對稱時，可只取其中一個對稱部分的結(jié)構(gòu)進行分析計算。在位移受約束的節(jié)點上，應根據(jù)實際情況設(shè)置約束條件。當節(jié)點沿某一方向上不能位移時， 則設(shè)置相應的連桿支座。 當節(jié)點為某一固定點時， 則設(shè)置鉸鏈支座。（ 7）單元劃分后，要對全部單元和節(jié)點進行編碼。評分標準： 給分。中按照要點在每一個小題計算題（）

28、12 對稱的復合變換矩陣。 x+y-1=0 試推導相對直線參考答案：直線可化為 y=1-x1 0 0 處（0,1）標原點平移到 1. 將坐T 01011 1 02 .將反射軸（已平移后的直線）按順時針方向旋轉(zhuǎn) 135角，使之與xcos135 sin135 035sin135 1R cos13501 003 .圖形關(guān)于x軸的反射變換13.100 T 0 102 01 0sin1350 cos135角時針旋轉(zhuǎn)4.將反射軸逆1351R0135cos135sin1355 .恢復反射軸的原始位置100 T 0103 11 0TRT TT 1000 0 sincos1350 sin 135cos1351

29、0113502130Tcos 100135135sin010R 11011011100000軸重合000-10T=-100111評分標準：分步給分，適當給分參考答案及評分標準CAD/CAM一、名詞解釋（ 10 分）是 Product DataManagement 的簡稱。 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理， 是一門管理所有與： 、 PDM1產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)和相關(guān)過程的技術(shù)。 它能有效地將產(chǎn)品數(shù)據(jù)從概念設(shè)計、 計算分析、詳細設(shè)計、 工藝流程設(shè)計、 加工制造、 銷售維護至產(chǎn)品消亡整個生命周期內(nèi)及其各階段的相關(guān)數(shù)據(jù)， 按照一定的數(shù)學模式加以定義、 組織和管理， 使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在其整個生命周期內(nèi)保持一致、最新、共享及安全。2、

30、計算機圖形學：利用計算機系統(tǒng)產(chǎn)生、操作、處理圖形對象的學科，圖形對象可能是矢量圖形也可能是點陣圖形。3、幾何信息：一般是指一個物體在三維歐氏空間中的形狀、位置和大小。具體地說，幾何信息包括有關(guān)點、線、面、體的信息。注意：試卷內(nèi)容請一律寫在密封線框內(nèi)，否則無效。14 6 、 CAPP： 計算機輔助工藝設(shè)計，是以計算 的簡稱。 Process Planning 是 Computer Aided機為輔助手段，解決產(chǎn)品制造過程中存在的有關(guān)材料、工裝、過程等工藝問題，它是CAD 和 CAM 之間的過渡環(huán)節(jié)， 具體描述了產(chǎn)品在整個生產(chǎn)過程中 （包括零件加工、產(chǎn)品裝配等）相關(guān)的條件和過程，是產(chǎn)品制造必不可少

31、的重要組成部分。5、逆向工程：又稱反求技術(shù)或逆向設(shè)計，是將已有產(chǎn)品模型（實物模型）轉(zhuǎn)化為工程設(shè)計模型和概念模型， 并在此基礎(chǔ)上解剖、 深化和再創(chuàng)造的一系列分析方法和應用技術(shù)的組合，可有效改善技術(shù)水平，提高生產(chǎn)率，增強產(chǎn)品競爭力，是消化、吸收先進技術(shù)進而創(chuàng)造和開發(fā)各種新產(chǎn)品的重要手段。評分標準 ：每道題目 2 分，按照知識要點給分。二、填空（20分）。1、隨著CAD技術(shù)的普及應用越來越廣泛，越來越深入，CAD技術(shù)正向著開放、的方向發(fā)展。準化智能和標集成、.軟件系統(tǒng)的重要組成，也是各類應用軟件的基礎(chǔ)。從功能2、支撐軟件是CAD/CAM 控設(shè)備上可將支撐軟件劃分為自動繪圖、幾何造型、工程分析與計算、

32、仿真與模 擬、專用制程序生成、集成與管理等幾種類型。.、目前已經(jīng)發(fā)明了許多不同類型的消隱算法，它們一般依據(jù)以下幾種基本算法原3等。、投影變換性檢驗、可見檢驗、求交運算理：包含性檢驗 、深度一處理程序、主分析程序和后置處軟件的有限元分析程序系統(tǒng)主要由：前置4、CAE等組成。庫、共享的基礎(chǔ)算法戶界面、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)理以及用與數(shù)據(jù).。掃描面、直紋面、旋轉(zhuǎn)面、常用曲面構(gòu)造方法有：線性拉伸面5、。描法掃實體生成方法有：體素法、 .言文字描述法編碼描述法、語 CAPP6、系統(tǒng)零件信息的描述主要方法有：數(shù)字采用人機交互方等。常用的零件信息輸入方式有兩種：一種是幾何特征圖形描述法和.系統(tǒng)中直接，從 CAD系統(tǒng)的

33、集成CAD過式輸入零件的各種信息， 一種是通與提取零件的幾何信息和技術(shù)信息。寫、一般來說，數(shù)控編程過程主要包括：分析零件圖樣、工藝處理、數(shù)學處理、編7 .及程序檢驗。入程序單、數(shù)控程序輸.量數(shù)據(jù)中從零件原型的數(shù)字化 8、逆向工程的核心包括了以下四個步驟：、測與修CAD模型的構(gòu)建零件原型提取零件原型的幾何特征、CAD和模型的檢驗 .。正.分。每個空格0.5評分標準： 分）三、簡答題（30。2 CAD/CAM軟件系統(tǒng)的基本組成、簡述三個件系象的不同，可將行的任中系答：根據(jù) CAD/CAM統(tǒng)執(zhí)務及服務對軟統(tǒng) 為分軟件。統(tǒng)軟件、支撐軟次，即系件和用應層語言、網(wǎng)絡通信及其管理三大部分。程件主要包括操作系

34、系統(tǒng)軟統(tǒng)、編主要包括：成，也是各的重要件系軟支撐件是CAD/CAM軟統(tǒng)組類應件的基用軟礎(chǔ)藝過5）工；（擬）仿真與模件；（軟算與分析）工程3件；（）幾何建模2;（件 繪圖軟）（1軟計4）集成與管理。設(shè)備用專6;（設(shè)計程）控制程序生成；（715.應用軟件可分為：檢索與查詢軟件、專用圖形生成軟件、專用數(shù)據(jù)庫、專用計算 與算法軟件、專用設(shè)備接口與控制程序（含專用設(shè)備驅(qū)動程序）、專用工具軟件等。2、試述圖形裁剪技術(shù)的原理和線段裁剪的種類 。答：圖形都是由點組成的，點的裁剪是基礎(chǔ)?？梢杂靡粚唵蔚牟坏仁?，來判斷 圖形上的點。x=x1x=x2y=y2（x,y）y = y1是否位于窗口內(nèi)。設(shè)矩形窗口的四條邊界

35、線是，不等式 yy=y ,x ,x（x,y）=x ,yx= 2112組為xxxyy y 2121凡符合上述不等式組的點，是可見圖形點，不符合的，是 不可見圖形點。線段裁剪算法有矢量裁剪法、編碼裁剪法、中點分割裁剪法等。3、比較邊界表示法與構(gòu)造立體幾何法在描述同一物體時的區(qū)別和特點。答：邊界表示法簡稱 B-Rep法，它的基本思想是，一個形體可以通過包容它的 面來表示，而每一個面又可以用構(gòu)成此面的邊描述， 邊通過點，點通過三個坐標值來 邊定義。界表示法強調(diào)實體外表的細節(jié)，詳細記錄了構(gòu)成物體的所有幾何元素的 幾何信息和相互之間連接關(guān)系的拓撲信息，將面、邊界、頂點的信息分層記錄，建立層與層之間 的聯(lián)系

36、。邊界表示法的核心是面，因而對幾何體的整體描述能力相對較差，無法提供關(guān)于實體生成過程的信息。構(gòu)造立體幾何法簡稱 CSG法，它是通過描述基本體素（如長方體、圓柱、圓錐、 球等）和它們的集合運算（交、并、差）構(gòu)造實體的方法，任何復雜的實體都可以 由某些簡單的體素加以組合來表示。構(gòu)造立體幾何法優(yōu)點是：形體結(jié)構(gòu)清楚，表達形式直觀， 便于用戶接受，且數(shù)據(jù)記錄簡練。缺點是數(shù)據(jù)記錄過于簡單，在對實體進行顯示和分析 操作時，需要實時進行大量的重復求交計算，降低了系統(tǒng)的工作效率；此外，不便表達具有自由曲面邊界的實體。4、給出CAE的定義，用CAE可解決哪些工程問題？答：計算機輔助工程(CAE-),是以現(xiàn)代計算力

37、學為基礎(chǔ)、Aided Engineeringcomputer計算機仿真為手段的工程分析技術(shù)，是實現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計的重要技術(shù)。CAE技術(shù)主要包括有限元法 FEM ( FiniteElementMethod)、邊界元法 BEM (BoundaryElementMethod)、運動機構(gòu)分析、氣動或流場分析、電路設(shè)計和磁場分析等。計算機輔 助工程主要解決工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、強度設(shè)計評價與壽命預估、動力學/運動 學仿真等問題。5、總結(jié)歸納逆向工程的基本過程。逆向工程的應用有哪些？答：逆向工程流程圖16.1)在缺少設(shè)計文檔以及沒用在以下幾種情況：應逆向工程大致量，形成零件測進行模型的情況下，對零件原

38、型(有 CAD碼，加工復制零件。代NC 模型，并以此為依據(jù)生成數(shù)控加工的 的設(shè)計圖紙或CAD過實驗測試才能定型的零件模型， 通常采用逆向工程的方法。 設(shè)計需要通（ 2）領(lǐng)域。別重要的3）在美觀設(shè)計特（統(tǒng)順 系單一 CAD（ 4） 由于近年來對模具制作時間、 造型與精度要求日益嚴格，采用可加成熟的逆向工程技術(shù)處理手段， 利用日漸向進行模具設(shè)計制作， 不再是唯一有效的術(shù)。積極引入逆向技模具加工企業(yè)皆快交貨進度并提高制作精度，因此各類不需要時的損壞零件等，此損應用，如修復破的藝術(shù)品或缺乏供應（ 5）另一個重要的新的導抽取零件原型的設(shè)計思想， 指對整個零件原型進行復制， 而是借助逆向工程技術(shù)過程。近設(shè)

39、計思想的一種漸設(shè)計。這是由實物逆向推理出集成系統(tǒng)通常有哪些方法、 CAD/CAM 6 ？答 的集成方案主要有以下幾種：系統(tǒng)：CAD CAM集成；用數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)通過專 5集成；實現(xiàn)準格式接口文件利用數(shù)據(jù)交換標6的集成；庫統(tǒng)一產(chǎn)品模型和數(shù)據(jù)7 基于設(shè)計與制造集成方法?；谔卣髅嫦虿⑿泄こ痰?8分，按照知識點給分。 評分標準：每道題目 5分） 四、計算題（ 253 x-y+3=0 求平面圖形對一般位置直線的對稱變換的變換矩陣（ 寫出變換過程）。 1.（ 15 分）答： （ 1）將直線沿Y 軸下移 3 個單位1 0001T1=0130（ 2）將直線按逆時針方向旋轉(zhuǎn)3017cos30 sin30 0-s

40、in30 T2=cos30 01003）將圖形上的點相對于 y 軸作對稱變換00 -100T3=110 030方向旋轉(zhuǎn)線（ 4）將直按順時針）sin（-30 cos（-30 ） 0）cos（-30-sin（-30 T4=） 0100位沿+Y方向移動3個單（5）將直線1 0000T5=1130陣為矩的變換（ 6）總T=T1*T2*T3*T4*T50- 0.50.86600.86600.50T=11.50 -2.5981 評分標準： 按步驟給分。* ） ， 請寫出變換矩陣。 ， 度， 得到點 Py（X5） P（x ， y） 繞點 （3 ， 逆時針旋轉(zhuǎn)45 考慮點 2答 （ 1）將點 （3 ， 5）沿 Y 軸下移 5