現(xiàn)代設(shè)計方法試卷1及答案

現(xiàn)代設(shè)計方法試卷1及答案一、單項選擇題屬于無約束優(yōu)化問題求解算法中的直接法是(C)梯度法B.牛頓法 C.POWELL法 D.變尺度法按類型劃分，懲罰函數(shù)法屬于(D)A.一維優(yōu)化方法 B.無約束優(yōu)化方法C.直接法 D.約束優(yōu)化方法對于只含有不等式約束的優(yōu)化問題，滿足每一個設(shè)計約束的設(shè)計點，稱為(D)A.邊界點B.非可行點C.外點 D.內(nèi)點4?坐標輪換法以 為搜索方向。(C)A.梯度方向 B.共軛方向 C.坐標軸方向 D.負梯度方向—個多元函數(shù)F(X)在點X*附近偏導數(shù)連續(xù)，則該點為極小值點的充分條件是(B)A.▽F(X*)=0 B.▽F (X*) =0,H (X*)正定C.H(X*)=0 D.▽F (X*) =0,H (X*)負定在有限元分析中，將構(gòu)件分割成單元的方法稱之為(C)A.有限化A.有限化B.單元化平面問題的彈性矩陣與材料的(A.彈性模量有關(guān)，泊松比無關(guān)C.彈性模量和泊松比都無關(guān)C.網(wǎng)格化 D.分割化D)彈性模量無關(guān)，泊松比有關(guān)D.彈性模量和泊松比都有關(guān)8?當零件材料的強度均值小于應力均值時，零件的平均安全系數(shù)為n等效概率為F,則(A)A.n<1，F(xiàn)>50% B.n>1，F(xiàn)>50%n<1，F(xiàn)<50%n>1，F(xiàn)<50%n<1，F(xiàn)<50%n>1，F(xiàn)<50%串聯(lián)系統(tǒng)的失效模式大多服從(D)A.正態(tài)分布 B.對數(shù)正態(tài)分布C.指數(shù)分布 D.威布分布抽取100只燈泡進行實驗，燈泡工作到50小時有12只損壞，工作到70小時又有20只損壞，從50小時到70小時這段時間內(nèi)燈泡的平均失效密度為（C）A.0.006B.0.004C.0.01 D.0.12二、填空題11?單元剛度矩陣具有對稱性、分塊 性和奇異性。12?機電產(chǎn)品零件失效曲線分為三個區(qū)域，分別為：早期失效區(qū)域、正常工作區(qū)域和功能失效區(qū)域。函數(shù)F（x）=3x2+x2-2xx+2在點（1,0）處的梯度為[6,-2]t1212組成并聯(lián)系統(tǒng)的零件的可靠度與該并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度相比較， 并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度高?！a(chǎn)品從投入運行到發(fā)生失效的平均時間稱為平均壽命?？煽慷仁菍Ξa(chǎn)品可靠性的 概率度量。設(shè)某系統(tǒng)由10個零件串連組成，每個零件的可靠度均為0.95，系統(tǒng)的可靠度為0.599。根據(jù)處理約束條件的方式不同，求解約束優(yōu)化問題的方法分為直接法和間接法。根據(jù)是否滿足約束條件可以將設(shè)計點分為：可行點和不可行點 。利用目標函數(shù)的一階導數(shù)或二階導數(shù)信息構(gòu)成搜索方向的方法稱為 導數(shù)法。三、名詞解釋（定義）可靠度：指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率，用R表示。（定義）失效率：又稱故障率，產(chǎn)品工作t時刻時尚未失效（或故障）的產(chǎn)品，在該時刻t以后的下一個單位時間內(nèi)發(fā)生失效（或故障）的概率?？煽啃?表示產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。系統(tǒng)論:以系統(tǒng)為對象，考察和研究其整體與部分之間相互作用和相互制約的關(guān)系。并采用最優(yōu)化方法求得系統(tǒng)的最佳結(jié)果。串聯(lián)系統(tǒng)：構(gòu)成一個系統(tǒng)的n個元件中，只要有一個元件失效該系統(tǒng)就失效，則這種系統(tǒng)就稱為串聯(lián)系統(tǒng)。串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度與串聯(lián)元件的數(shù)量及各元件的可靠度有關(guān)。形函數(shù)：反映了單元的位移狀態(tài)，是坐標的函數(shù)，一般稱之為形狀函數(shù)，簡稱形函數(shù)。形函數(shù)在各單元節(jié)點上的值，具有“本點是1、它點為零”的性質(zhì)。四、簡答題24、 什么是整體有限元方程式及其各參數(shù)含義？即整體結(jié)構(gòu)的結(jié)點力與節(jié)點位移之間的關(guān)系：{F}=[K]{q},{F}為整體總節(jié)點載荷列陣，{K}為整體結(jié)構(gòu)的剛度矩陣或稱總剛度矩陣，{q}是整體結(jié)構(gòu)的所有節(jié)點的位移列陣。25、 （定義）綠色技術(shù)就是最大限度地節(jié)約資源和能源，減少環(huán)境污染，有利于人類生存而是用的各種現(xiàn)代技術(shù)、工藝和方法的總稱。綠色設(shè)計和綠色制造是綠色技術(shù)的核心內(nèi)容。26、 提高機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的動剛度措施：1）提高機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的靜剛度，2）提高固有頻率，3）增加結(jié)構(gòu)阻尼。26.簡述在處理總體剛度矩陣時引入豎帶矩陣的可能性與必要性。其帶寬如何計（1）可能性：稀疏性及帶寬性；（2）必然性：減少內(nèi)存；（3） NB=（相鄰節(jié)點總碼的最大差值+1）X節(jié)點的自由度數(shù)。有限元分析過程中，劃分單元時如何確定單元尺寸？（1） 單元尺寸的概念包括兩個方面：一方面是單元本身的大小，另一方面指單元內(nèi)自身幾個尺寸之間的比率；（2） 單元本身尺寸小，所得到的精度高，但所需的計算量大。為了減少計算量有時對一個結(jié)構(gòu)要用不同尺寸的單元離散；（3） 一個單元中最大與最小的尺寸要盡量接近。30.簡述現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的特點（1）設(shè)計范疇擴展化、設(shè)計手段計算機化、設(shè)計過程并行化、設(shè)計過程智能化設(shè)計手段擬實化、分析手段精確化；（2）多種手段綜合應用，強調(diào)設(shè)計的邏輯性和系統(tǒng)性、動態(tài)多變量優(yōu)化、強調(diào)產(chǎn)品環(huán)保性和宜人性；（3）強調(diào)用戶的參與、強調(diào)設(shè)計階段質(zhì)量控制、設(shè)計制造一體化、產(chǎn)品全壽命周期最優(yōu)化。有三個可靠度均為0.9的子系統(tǒng)組成的并聯(lián)系統(tǒng)，比較純并聯(lián)及2/3系統(tǒng)的可靠度。解：純并聯(lián)系統(tǒng)：R二1—（1—0.9）3二1-0.13二0.999s2/3系統(tǒng)：R二3x0.92—2x0.93二0.972S可以看出，r-out-of-n系統(tǒng)的可靠度比純并聯(lián)系統(tǒng)要低一些。六、綜合分析題一矩形平面，用三角形單元劃分為兩個單元，總體結(jié)點編碼如圖所示，試寫出單元剛度矩陣及總體剛度矩陣。解：單元矩陣為：Ik]=IkL1Ik Ik]=2Ik]=IkL1Ik Ik]=234e=1KKK111213KKK212223KKK313233」KKK111213KKK212223KKK313233KKK414243總體剛度矩陣為：3x3子塊K一14K24K34K「Ik]+Ik1

11Ik]11Ik]+k1

31Ik]2131IK]1IK]1+