2018年4月自考02200現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法試題及答案含解析

現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法年月真題

0220020184

1、【單選題】機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)程一般分為四個(gè)階段，以下列出的不是技術(shù)設(shè)計(jì)階段的內(nèi)容

的是

給出原理參數(shù)

給出設(shè)計(jì)技術(shù)文件

A:

給出總裝圖

B:

給出造型圖

C:

答D:案：A

2、【單選題】產(chǎn)品設(shè)計(jì)包括創(chuàng)意設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以下軟件中主要用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軟件是

PhotoShop

CATIA

A:

3DSMAX

B:

CorelDraw

C:

答D:案：B

解析：CATIA是一種主要用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軟件。CATIA是由法國(guó)達(dá)索系統(tǒng)公司開(kāi)發(fā)的一款

三維CAD/CAM/CAE軟件，它提供了廣泛的工具和功能，用于設(shè)計(jì)和分析產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、外

觀、功能等方面。CATIA可以幫助工程師進(jìn)行產(chǎn)品的建模、裝配、仿真和優(yōu)化，以確保產(chǎn)

品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性和可靠性。因此，CATIA是一個(gè)非常適合進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軟

件。

3、【單選題】以下設(shè)備中屬于CAD系統(tǒng)的輸入設(shè)備的是

圖形顯示器

打印機(jī)

A:

數(shù)字化儀

B:

U盤(pán)

C:

答D:案：C

解析：數(shù)字化儀是一種用于將實(shí)物物體或圖紙轉(zhuǎn)換為數(shù)字化數(shù)據(jù)的設(shè)備，它可以將實(shí)物物

體或圖紙上的點(diǎn)、線、曲面等幾何信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別和處理的數(shù)字化數(shù)據(jù)。數(shù)字

化儀通常用于CAD系統(tǒng)中，作為CAD系統(tǒng)的輸入設(shè)備之一。通過(guò)數(shù)字化儀，用戶可以將實(shí)

物物體或圖紙上的信息快速、準(zhǔn)確地輸入到CAD系統(tǒng)中，以便進(jìn)行后續(xù)的設(shè)計(jì)、編輯和分

析工作。因此，可以說(shuō)數(shù)字化儀是CAD系統(tǒng)的輸入設(shè)備之一。

4、【單選題】對(duì)于CAD常用的數(shù)據(jù)處理方法：插值法和曲線擬合，以下說(shuō)法正確的是

兩種方法構(gòu)造的曲線都嚴(yán)格通過(guò)給定的數(shù)據(jù)點(diǎn)

兩種方法構(gòu)造的曲線都不嚴(yán)格通過(guò)給定的數(shù)據(jù)點(diǎn)

A:

曲線擬合構(gòu)造的曲線嚴(yán)格通過(guò)給定的數(shù)據(jù)點(diǎn)

B:

插值法構(gòu)造的曲線嚴(yán)格通過(guò)給定的數(shù)據(jù)點(diǎn)

C:

答D:案：D

5、【單選題】對(duì)于齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以下設(shè)計(jì)變量的選擇不合適的是

模數(shù)和齒數(shù)作為設(shè)計(jì)變量

齒數(shù)和分度園直徑作為設(shè)計(jì)變量

A:

模數(shù)和分度園直徑作為設(shè)計(jì)變量

B:

模數(shù)、齒數(shù)和分度園直徑作為設(shè)計(jì)變量

C:

答D:案：D

6、【單選題】

平凡點(diǎn)

鞍點(diǎn)

A:

極小值點(diǎn)

B:

極大值點(diǎn)

C:

答D:案：C

7、【單選題】Powell法是以共軛方向作為搜索方向的算法，該種算法的收斂性為：

—次

二次

A:

三次

B:

四次

C:

答D:案：B

8、【單選題】以下方法中為求解有約束問(wèn)題的間接方法的是

罰函數(shù)法

復(fù)合形法

A:

簡(jiǎn)約梯度法

B:

牛頓法

C:

D:

答案：A

解析：罰函數(shù)法是一種常用的間接方法來(lái)求解有約束問(wèn)題。在罰函數(shù)法中，將原始的有約

束問(wèn)題轉(zhuǎn)化為無(wú)約束問(wèn)題，通過(guò)引入罰函數(shù)來(lái)懲罰違反約束條件的解。罰函數(shù)法的基本思

想是在目標(biāo)函數(shù)中加入一個(gè)罰項(xiàng)，使得違反約束條件的解在目標(biāo)函數(shù)中有較大的值，從而

使得優(yōu)化算法更傾向于找到滿足約束條件的解。具體而言，罰函數(shù)法通過(guò)將約束條件轉(zhuǎn)化

為罰項(xiàng)，將原始的有約束問(wèn)題轉(zhuǎn)化為無(wú)約束問(wèn)題。常見(jiàn)的罰函數(shù)包括線性罰函數(shù)、二次罰

函數(shù)和對(duì)數(shù)罰函數(shù)等。通過(guò)調(diào)整罰函數(shù)的參數(shù)，可以控制罰項(xiàng)的大小，從而平衡目標(biāo)函數(shù)

和約束條件之間的關(guān)系。罰函數(shù)法的優(yōu)點(diǎn)是可以將有約束問(wèn)題轉(zhuǎn)化為無(wú)約束問(wèn)題，利用現(xiàn)

有的無(wú)約束優(yōu)化算法進(jìn)行求解。然而，罰函數(shù)法也存在一些缺點(diǎn)，如對(duì)罰函數(shù)參數(shù)的選擇

敏感、可能導(dǎo)致局部最優(yōu)解等。因此，在使用罰函數(shù)法求解有約束問(wèn)題時(shí)，需要仔細(xì)選擇

罰函數(shù)和調(diào)整罰函數(shù)參數(shù)，以獲得較好的求解結(jié)果。

9、【單選題】一維桿單元的單元?jiǎng)偠染仃嚍?/p>

2x2階矩陣

3x3階矩陣

A:

4x4階矩陣

B:

5x5階矩陣

C:

答D:案：A

解析：一維桿單元的單元?jiǎng)偠染仃嚍?x2階矩陣。

10、【單選題】三角形單元的應(yīng)變矩陣與以下因素有關(guān)的是

單元材料的彈性模量

單元的幾何性質(zhì)

A:

單元材料的泊松比

B:

單元的受力情況

C:

答D:案：B

解析：三角形單元的應(yīng)變矩陣與單元的幾何性質(zhì)有關(guān)。在有限元分析中，三角形單元是常

用的離散化單元，用于將連續(xù)的物體或結(jié)構(gòu)離散為有限個(gè)小單元，以便進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。三

角形單元的應(yīng)變矩陣描述了單元內(nèi)部的應(yīng)變分布情況，它是由單元的幾何性質(zhì)決定的。具

體而言，三角形單元的應(yīng)變矩陣與單元的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)、單元的面積以及單元的形狀函數(shù)有

關(guān)。形狀函數(shù)是描述單元內(nèi)部的位移分布情況的函數(shù)，它是由單元的幾何性質(zhì)決定的。形

狀函數(shù)與單元的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和單元的形狀有關(guān)。通過(guò)形狀函數(shù)，可以計(jì)算出單元內(nèi)部各個(gè)點(diǎn)

的位移分量，從而得到應(yīng)變分布情況。因此，三角形單元的應(yīng)變矩陣與單元的幾何性質(zhì)密

切相關(guān)，準(zhǔn)確描述了單元內(nèi)部的應(yīng)變分布情況。在有限元分析中，準(zhǔn)確的應(yīng)變矩陣是計(jì)算

應(yīng)力和變形等物理量的基礎(chǔ)，對(duì)于分析和設(shè)計(jì)具有重要意義。

11、【單選題】引入支承條件后，整體剛度矩陣不是一個(gè)

稀疏矩陣

帶狀矩陣

A:

奇異矩陣

B:

對(duì)稱(chēng)矩陣

C:

答D:案：C

解析：引入支承條件后，整體剛度矩陣通常會(huì)變?yōu)橐粋€(gè)奇異矩陣。在有限元分析中，支承

條件用于模擬結(jié)構(gòu)的邊界條件，限制結(jié)構(gòu)的自由度。這些支承條件可以是固定支承、彈簧

支承、滑動(dòng)支承等。當(dāng)引入支承條件后，整體剛度矩陣的某些行或列會(huì)被修改，以反映支

承條件對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。這些修改可能導(dǎo)致整體剛度矩陣的某些行或列變?yōu)槿?，從而使?/p>

體剛度矩陣成為一個(gè)奇異矩陣。奇異矩陣是指行列式為零的矩陣，它表示矩陣的某些行或

列之間存在線性相關(guān)性。在有限元分析中，奇異矩陣會(huì)導(dǎo)致求解線性方程組時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，

例如無(wú)法求解唯一解或求解結(jié)果不準(zhǔn)確等。為了解決奇異矩陣帶來(lái)的問(wèn)題，通常需要進(jìn)行

奇異值分解、正則化或使用其他技術(shù)來(lái)處理。此外，還可以通過(guò)調(diào)整支承條件或使用其他

數(shù)值方法來(lái)避免整體剛度矩陣成為奇異矩陣。

12、【單選題】平面四節(jié)點(diǎn)矩形單元的位移函數(shù)為雙線性函數(shù)，則其位移模式中的待定系數(shù)

的個(gè)數(shù)為

2個(gè)

4個(gè)

A:

6個(gè)

B:

8個(gè)

C:

答D:案：D

13、【單選題】以下分布函數(shù)是用來(lái)描述離散型隨機(jī)變量分布的分布函數(shù)為

泊松分布

威布爾分布

A:

指數(shù)分布

B:

正態(tài)分布

C:

答D:案：A

解析：泊松分布的分布函數(shù)是一種統(tǒng)計(jì)與概率學(xué)里常見(jiàn)到的離散概率分布，由法國(guó)數(shù)學(xué)家

西莫恩·德尼·泊松在1838年時(shí)發(fā)表。

14、【單選題】零件的強(qiáng)度和應(yīng)力均服從正態(tài)分

布,則計(jì)算可靠度系數(shù)μ的聯(lián)

接方程為

A:

B:

C:

答D:案：B

15、【單選題】對(duì)串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)都可以提高其可靠度的方法為

增加系統(tǒng)組成元件的數(shù)目

減少系統(tǒng)組成元件的數(shù)目

A:

提高元件的可靠度

B:

增大元件的失效率

C:

答D:案：C

解析：對(duì)串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)都可以提高其可靠度的方法為提高元件的可靠度。

16、【單選題】對(duì)于串聯(lián)系統(tǒng)，系統(tǒng)的可靠度為Rs（t），各子系統(tǒng)的可靠度相同，為R

（t），按等同原則分配可靠度，子系統(tǒng)的可靠度為

A:

B:

C:

答D:案：D

17、【多選題】以下變換矩陣為二維圖形基本變換矩陣的是

A:

B:

C:

D:

答E:案：ABCDE

18、【多選題】對(duì)于0.618法，以下說(shuō)法正確的是

每次迭代其區(qū)間縮短率相等

每次迭代其區(qū)間縮短率不相等

A:

計(jì)算過(guò)程中需要用到目標(biāo)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)

B:

迭代計(jì)算簡(jiǎn)單，應(yīng)用方便

C:

計(jì)算過(guò)程中不需要用到目標(biāo)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)

D:

答E:案：ADE

19、【多選題】對(duì)于三角形單元，單元的剛度矩陣與以下因素有關(guān)的是

單元的幾何形狀

單元的大小

A:

單元的材料

B:

單元的位移模式

C:

D:

單元的受力

答E:案：ABCD

20、【多選題】以下的可靠性特征童中是可靠性特征量中最基本的特征量的是

可靠度R(t)

失效率λ(t)

A:

失效概率F(t)

B:

可靠壽命t(R)

C:

失效概率密度f(wàn)(t)

D:

答E:案：ABCE

21、【問(wèn)答題】在處理設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)，可將思維過(guò)程分為分析、綜合、_________和決策四個(gè)

部分。

答案：評(píng)價(jià)

22、【問(wèn)答題】CAD系統(tǒng)按照其運(yùn)行方式分為交互式系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)、________系統(tǒng)和智

能型系統(tǒng)。

答案：檢索型

23、【問(wèn)答題】根據(jù)約束的性質(zhì)不同,約束分為邊界約束和________約束。

答案：性能

24、【問(wèn)答題】若有兩個(gè)n維向量s1和s2滿足________的關(guān)系時(shí)，則稱(chēng)向量s1和s2對(duì)

于n×n階實(shí)對(duì)稱(chēng)正定矩陣A共軛。

答案：

25、【問(wèn)答題】對(duì)于彈性力學(xué)問(wèn)題,根據(jù)基本未知量的選法不同，有三種不同的解題方法，

即位移法，應(yīng)力法和________.

答案：混合法

26、【問(wèn)答題】單元位移模式必須在單元內(nèi)連續(xù)，并且兩相鄰單元間的位移必須________。

答案：協(xié)調(diào)

27、【問(wèn)答題】失效率曲線反映了產(chǎn)品整個(gè)壽命期的失效率情況，分為三個(gè)階段，即早期失

效期、偶然失效期和________失效期。

答案：損耗

28、【問(wèn)答題】當(dāng)應(yīng)力和強(qiáng)度均服從正態(tài)分布，且應(yīng)力和強(qiáng)度的均值相等，即μs=μr，此

時(shí)失效概率為F=_____________.

答案：50%

29、【問(wèn)答題】29簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容。

答案：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是要建立數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，即數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化，包括數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和數(shù)

據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。（3分）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容：①數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系，即數(shù)據(jù)的邏

輯結(jié)構(gòu)。（1分）②數(shù)據(jù)元素及其關(guān)系在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)方式，即數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)

構(gòu)，也稱(chēng)為數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)。（1分）

30、【問(wèn)答題】目標(biāo)函數(shù)F（x）受制于約束條件

寫(xiě)出梯度形式的庫(kù)恩_塔克條

件,并說(shuō)明其幾何意義。

答案：

31、【問(wèn)答題】簡(jiǎn)要解釋彈性力學(xué)中的三個(gè)主要物理量:載荷、應(yīng)力和應(yīng)變的意義。

答案：載荷：外界作用在彈性體上的力，也稱(chēng)為外力，包括體力、面力和集中力。（2

分）應(yīng)力：彈性體受載荷作用時(shí)，內(nèi)部將產(chǎn)生內(nèi)力，彈性體某個(gè)載面單位面積上的內(nèi)力稱(chēng)

為應(yīng)力，反映了內(nèi)力在界面上的分布密度。（2分）應(yīng)變：彈性體在外力作用下將產(chǎn)生變

形，微分體各棱邊的長(zhǎng)度和夾角將發(fā)生相應(yīng)變化，各棱邊單位長(zhǎng)度的伸縮量稱(chēng)為正應(yīng)變，

各棱邊之間夾角的改變稱(chēng)為切應(yīng)變。<>（2分）

32、【問(wèn)答題】簡(jiǎn)述可靠性在工程領(lǐng)域的主要應(yīng)用。

答案：可靠性在工程領(lǐng)域中的主要應(yīng)用有三個(gè)方面：①可靠性設(shè)計(jì)：包括設(shè)計(jì)方案的分

析，對(duì)比與評(píng)價(jià)，必要時(shí)也包括可靠性試驗(yàn)，生產(chǎn)制造中的質(zhì)量控制設(shè)計(jì)及使用維修規(guī)程

的設(shè)計(jì)等。（2分）②可靠性分析：主要指失效分析，也包括必要的可靠性試驗(yàn)和故障分

析。（2分）③可靠性數(shù)學(xué)：這是數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法在開(kāi)展可靠性工作中發(fā)展起來(lái)的一個(gè)數(shù)學(xué)

分支。<>（2分）

33、【問(wèn)答題】用梯度法求目標(biāo)函數(shù)

的最小值。初始點(diǎn)