《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法》試卷

1、一、簡(jiǎn)答題（共34分）簡(jiǎn)述總體與部分的分離原理。（5分）什么是負(fù)向參數(shù)？ （2分）沖突矩陣中的行列各是什么意義？ （3分）簡(jiǎn)述優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題的設(shè)計(jì)可行域含義。（6分）得分閱卷人試設(shè)計(jì)車門高度。8分）四、若統(tǒng)計(jì)得到人的身高XN（1650,602）mn,希望碰頭的概率小于1%,營(yíng)八|瑚返五、某飛控系統(tǒng)由三通道并聯(lián)組成，設(shè)單通道服從指數(shù)分布，故障率 得分閱卷人人=1x10-3/入，求系統(tǒng)工作lh的可*度。（7分）,簡(jiǎn)述函數(shù)梯度的性質(zhì)。（4分）常用的產(chǎn)品可R性指標(biāo)有哪些？（5分）試列舉有限元分析中常用單元類型（至少5種）（5分）有限元求解中，力學(xué)模型的簡(jiǎn)化需耍注意哪些問(wèn)題？ （4分）得分閱卷入二、填空題

2、（每題2分，共12分）1、內(nèi)點(diǎn)法的初始點(diǎn)必須是.外點(diǎn)法的初始點(diǎn)可以是2、約束最優(yōu)解的最優(yōu)值 無(wú)約束最優(yōu)解的最優(yōu)值。梯度法中相鄰迭代點(diǎn)的梯度是相互（）A共鮑的B正交的C平行的D重合的有限元分析中，對(duì)稱結(jié)構(gòu)是指幾何形狀、尺寸、和 對(duì)稱于 某一直線或平面的結(jié)構(gòu)。 如果過(guò)彈性體內(nèi)的任一點(diǎn)的某一斜面上的切應(yīng)力等于零，則該斜面上的正應(yīng)力稱為該點(diǎn)的.得分閱卷人有限元網(wǎng)格劃分中，網(wǎng)格質(zhì)量是指網(wǎng)格 的合理性。三、試用牛頓法求目標(biāo)函數(shù)/（）=60 - 8呵- 2x2 +對(duì)+對(duì)點(diǎn)，設(shè)初始點(diǎn)）= 0 Of,求下一個(gè)迭代點(diǎn).14分）得分閱卷人1-敘述發(fā)明創(chuàng)造原理中的“局部質(zhì)量原理”內(nèi)容。解決物理沖突的分離原理有哪幾種方

3、法?何謂共貌梯度法？敘述其應(yīng)用特點(diǎn)與缺點(diǎn)。何謂優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型？寫出有約束優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型的標(biāo)準(zhǔn)格式。何謂失效率與失效率函數(shù)？當(dāng)運(yùn)行時(shí)間t = 0時(shí)失效率為多少?得分閱卷人在有限元分析中，何謂半帶寬？半帶寬與什么因素有關(guān)?二、對(duì)于下圖所示的問(wèn)題，用有限元方法分析時(shí)，應(yīng)采用什 么措施以提高分析的精度和效率？ （7分）得分 閱卷人 三、填空題(每空1分，共9分)1、平面三角形單元的剛度矩陣具有 和 和 等特點(diǎn)。2、外點(diǎn)法的懲罰因于是不斷 的，當(dāng)其趨向 時(shí)得到的就是最優(yōu)點(diǎn)。3、內(nèi)點(diǎn)法的懲罰因子是不斷 的，當(dāng)其趨向 時(shí)得到的就是最優(yōu)點(diǎn)?？煽慷萊(t)與不可靠度F(t)之間的關(guān)系通常是()A. R(t

4、) + F(t) = 1：& R(t) - F(t) = 1 C. R(t) F(t) = 1。失效時(shí)間隨機(jī)變量服從指數(shù)分布的產(chǎn)品，其失效率對(duì)于時(shí)間是下面哪種函數(shù)。()A.遞增：B.常數(shù)C.遞減四、有一邊長(zhǎng)為8cm的正方形鐵皮，在四角剪去相同的小正方形，折 成一個(gè)無(wú)蓋的盒子，確定剪去小正方形的邊長(zhǎng)為多少時(shí)能使鐵盒的容 積最大。試求：建立該優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型；設(shè)收斂精度 = 0.5,初始搜索區(qū)間為a, b-0, 3,用0.618法進(jìn)行兩次區(qū)間縮短求解。(14分)得分閱卷人 五、由三個(gè)單元串聯(lián)的系統(tǒng)，預(yù)測(cè)各單元失效率4=0.005(l/h),! =0.003(l/h),=0.001 (1/h),系

5、統(tǒng)工作時(shí)間為20h,要求系統(tǒng)可靠度為0.95,試按相對(duì)失效率法確定各單元可靠度。(15分).全國(guó)見(jiàn)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)工程師資格認(rèn)證考試“現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法”試卷(筆試部分75分)2006年4月8日姓名準(zhǔn)考證號(hào)一四五總分一、簡(jiǎn)答、填空(每空2分)題(37分)創(chuàng)新設(shè)計(jì)有幾種形式，是什么？ (5分)企業(yè)開(kāi)展創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重要性是什么？ (5分) 體力是分布在物體的力，作用在物體的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)上，如重力、運(yùn)動(dòng)物體的慣性力和磁力等。 如果過(guò)彈性體內(nèi)的任一點(diǎn)的某一斜面上的切應(yīng)力等于零，則該斜面上的正應(yīng)力稱為該點(diǎn)的。彈性力學(xué)從靜力學(xué)、幾何學(xué)和物理學(xué)三個(gè)方面對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行分析，推導(dǎo)出物體內(nèi)應(yīng)力分量與體力、面力分量之間的關(guān)系式

6、，稱為方程，應(yīng)變與位移之間的關(guān)系式稱為方程，應(yīng)變分量與應(yīng)力分量之間的關(guān)系式稱為方程。在有限元工程實(shí)際應(yīng)用中，為減小解題規(guī)模的常用措施有什么。(5分)在機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)中，分布是描述零件疲勞壽命的一種主要概率分布形式。可靠性指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下，內(nèi)完成的能力。9.某零件應(yīng)力xl=aN (, 2) MPa，屈服強(qiáng)度 xs =a sN ( s ,”s 2) MPa，正態(tài)分布聯(lián)結(jié)系數(shù)表達(dá)式為。并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度任何一個(gè)單元的可靠度。當(dāng)產(chǎn)品失效率X(t)為常數(shù)入時(shí)，平均壽命。等于。二、最優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)值迭代計(jì)算中，通常采用哪三種終止條件(準(zhǔn)則)？(10分)minf(X )= x三、寫出用外點(diǎn)法和用內(nèi)點(diǎn)法求解X

7、 eDu RnD ：g )= X -1 - 0最優(yōu)化問(wèn)題的懲罰函數(shù)。(10分)四、某廠生產(chǎn)一個(gè)容積為8000cm3的平底、無(wú)蓋的圓柱形容器，要求設(shè)計(jì)此容器、使之消耗原材料最少。試寫 出這一優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型。(10分) 五、當(dāng)要求系統(tǒng)的可靠度Rs = 0,9，選擇3個(gè)復(fù)雜程度相似的元件串聯(lián)工作時(shí)，每個(gè)元件的可靠度應(yīng)為多少？(8分)見(jiàn)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)工程師資格認(rèn)證考試“現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法”試卷(閉卷)見(jiàn)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)工程師資格認(rèn)證北京培訓(xùn)考試中心2005年9月姓名準(zhǔn)考證號(hào)選擇題：(每小題2分，共16分)設(shè)F (X)為二維連續(xù)可微函數(shù)，則在已知點(diǎn)處函數(shù)的梯度方向是。A.過(guò)該點(diǎn)與坐標(biāo)軸垂直的方向B.過(guò)該點(diǎn)與坐標(biāo)

8、系原點(diǎn)的邊線方向C.過(guò)該點(diǎn)函數(shù)等值線的切線方向D.過(guò)該點(diǎn)函數(shù)等值線的法線方向若外點(diǎn)法懲罰函數(shù)表達(dá)式為饑X,M(k)=F(X)+M(k) (max gu(X),02，(gu(X)0),則當(dāng)初點(diǎn)選在可行域內(nèi)時(shí)， 懲罰項(xiàng) M(k)(max gu(X),02，應(yīng)為。A.正值 B.負(fù)值C.零D.無(wú)窮大平面應(yīng)變問(wèn)題中，垂直該平面方向的。A.應(yīng)力為零，應(yīng)變不為零B.應(yīng)力不為零，應(yīng)變?yōu)榱鉉.應(yīng)力、應(yīng)變均為零D.應(yīng)力、應(yīng)變均不為零描述應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系的方程稱為。A.平衡方程B 物理方程C.幾何方程D.虛功方程只利用目標(biāo)函數(shù)值(不用導(dǎo)數(shù))的無(wú)約束代化方法是。A.共軛梯度法B. Powell法C.梯度法函數(shù)F(X)為

9、在區(qū)間20,30內(nèi)有極小值的單峰函數(shù)，進(jìn)行一維搜索時(shí)，取兩點(diǎn)23和26，若F(23)F(26)，則縮 小后的區(qū)間為。A.20,26 B.20,23 C. 23,26 D. 26,30某批電子器件2000個(gè)，開(kāi)始工作至100h內(nèi)有50個(gè)損壞，求該批電子器件工作到100h的可靠度。A. 1950/2000 B. 1900/2000 C. 1850/2000D.其它8 .描述應(yīng)變與位移關(guān)系的方程稱為。A.平衡方程B.物理方程C.幾何方程簡(jiǎn)述有限元法分析問(wèn)題的基本步驟(10分)簡(jiǎn)述單剛矩陣集成總剛矩陣的方法（12分）請(qǐng)對(duì)各種優(yōu)化方法（梯度法，牛頓法，坐標(biāo)輪換法，Powell法，懲罰函數(shù)法）應(yīng)用條件，方

10、法特點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。（12 分）五、機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)的主要特征是什么？ （5分）寫出可靠度、不可靠度、失效概率密度函數(shù)的表達(dá)式（指出各符號(hào)含義）。并用圖形表示可靠度、不可靠度 與失效概率密度函數(shù)之間的關(guān)系。（9分）七、用梯度法對(duì)函數(shù)F（X）=x12+4x22求極小點(diǎn)，取初始點(diǎn)x（0）=1,1T，只要求迭代一次，求出x（1）及 F（x（1）值。 （8分）八、100個(gè)產(chǎn)品工作到80h尚有80個(gè)能正常工作，到82h時(shí)有75個(gè)能正常工作，求失效率（80）。（3分）九、創(chuàng)新設(shè)計(jì)考題（開(kāi)卷考試25分）為了將一樁子打入泥土中，人們常常采用尖頭樁子，但這樣一來(lái)會(huì)降低樁子的穩(wěn)定性，使其容易偏離原來(lái)的 位置，試解決這一

11、工程矛盾。設(shè)計(jì)一種即便于拿取鑰匙又安全可靠的新型鑰匙鏈。 要求拷貝有關(guān)頁(yè)面給出創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行必要的說(shuō)明（包括創(chuàng)新原理和技術(shù)矛盾）。一、填空題（每小題2分，共16分）1、 CAD的英文全稱，它是利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)師進(jìn)行和 的設(shè)計(jì)與分析，以達(dá)到理想的目的或取得創(chuàng)新成果的一種技術(shù)。2、 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和配置管理以 為底層支持，以 為其組織核心，把定義最終產(chǎn)品的所有工程數(shù)據(jù)和文檔聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的組織、管理和控制，并在一定目標(biāo)或規(guī)則約束下向用戶或應(yīng)用系統(tǒng)提供產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)的。3、 CAD/CAM系統(tǒng)的軟件分為三大類： 、和。4、 按自動(dòng)化程度可以把數(shù)控編程分為和 兩類。5、 專家系統(tǒng)（Expert

12、System）是一個(gè)智能化的計(jì)算機(jī)程序，它運(yùn)用 和 步驟來(lái)解決只有才能解決的復(fù)雜問(wèn)題。6、 實(shí)體造型系統(tǒng)現(xiàn)有兩種通用技術(shù)：和。7、 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM，英文全稱，它是用來(lái)管理所有與產(chǎn)品相關(guān)信息（包括零件信息、配置、文檔、CAD文件、結(jié)構(gòu)、權(quán)限信息等）和所有與相關(guān)過(guò)程（包括過(guò)程定義和管理）的技術(shù)。8、在三維幾何建模系統(tǒng)中，一般常用三種建模方式： 、 和_ 二、單項(xiàng)選擇題（每小題1分，共7分）1、 CAD設(shè)計(jì)資料的類型可以歸結(jié)為數(shù)表和（）兩大類。（a）文檔（b）軟件（c）初步設(shè)計(jì)（d）線圖2、 創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)是以邏輯算法加決策表為其特征；而智能型CAPP系統(tǒng)則以（）為其特征。（a）人工干預(yù)（b

13、）存儲(chǔ)與積累（c）綜合分析（d）推理加知識(shí)3、 在計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)的步驟中，工藝路線和工序內(nèi)容擬定階段應(yīng)該確定毛坯類型，其主要內(nèi)容有（） 的選擇、加工方法的選擇和加工順序的安排等項(xiàng)，這幾項(xiàng)工作相互間緊密相關(guān)，應(yīng)統(tǒng)籌考慮。（a）X時(shí)（b）刀具（c）機(jī)床（d）定位和夾緊方案4、網(wǎng)絡(luò)化CAPP系統(tǒng)分為服務(wù)器端和（）。（a）終端（b）客戶端（c）工作站端（d）其他5、CAM的廣義概念包括的內(nèi)容則多得多，除了包含CAM狹義定義所有內(nèi)容外，它還包括制造活動(dòng)中與（）有關(guān)的所有過(guò)程（加工、裝配、檢驗(yàn)、存貯、輸送）的監(jiān)視、控制和管理。（a）位置控制裝置（b）硬件 （c）軟件 （d）物流6、 數(shù)控裝置中，存儲(chǔ)器

14、分為固化存儲(chǔ)器（ROM ）和（）。（a）隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）（b）固定存儲(chǔ)器（c）移動(dòng)存儲(chǔ)器（d）其他7、PDM系統(tǒng)的功能中，電子倉(cāng)庫(kù)（Vault）保存了管理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)（元數(shù)據(jù)）以及指向描述產(chǎn)品的相關(guān)信息的（）和文件的指針。（a）物理地址（b）數(shù)據(jù)組合 （c）物理數(shù)據(jù)（d）邏輯數(shù)據(jù)三、多項(xiàng)選擇題（每小題2分，共12分）1、CAD包括以下內(nèi)容：（）。（a）優(yōu)化設(shè)計(jì)（b）有限元分析（c）性能分析與計(jì)算機(jī)仿真（d）計(jì)算機(jī)輔助制造2、CAD系統(tǒng)的硬件由以下部分：（）組成。（a）計(jì)算機(jī)（b）外圍設(shè)備（c）CPU（d）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)3、設(shè)計(jì)資料的處理和存儲(chǔ)的基本方法有以下幾種：（）。（a）公式化 （b）數(shù)組化 （c）數(shù)據(jù)文件（d）數(shù)據(jù)庫(kù)4、特征造型的概念是廣義的，包含16種典型特征，以下（）幾種是典型特征。（a）形狀特征（b）精度特征（c）管理特征（d）裝配特征5、 CAPP有（）幾種基本類型。（a）創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng) （b）檢索式CAPP系統(tǒng) （c）派生式CAPP系統(tǒng)（d）機(jī)械式CAPP系統(tǒng)6、CAPP是通過(guò)向計(jì)算機(jī)輸入被加工零件的幾何信息和工藝信息，由計(jì)算機(jī)