现代设计理论

现代设计理论复习大纲（课程代码：08324）第一部分课程性质与知识要点一、课程性质与特点《现代设计理论》课程是一门自考助学课程，它所涉及的内容十分广泛，种类繁多，知识面较广。课程内容涵盖了经典的现代设计理论及相关的前沿设计方法，包括优化设计方法、可靠性设计方法、机电产品造型设计方法和其他较新的设计方法等。课程内容的编排由浅入深，体现了逻辑性和系统性，目前已成为一门新兴的综合性和交叉性学科。该学科在设计领域中的广泛应用将提高产品或工程设计质量、缩短设计周期、降低成本、延长使用寿命、并推动设计工作的现代化和科学化发展。二、课程目标与基本要求课程目标：通过本课程的学习，可以使学生了解广义设计领域中普遍运用的科学技术方法及其设计规律，对现代化设计方法总的情况有一个全面的了解，拓宽视野；并通过优化设计、可靠性设计、创新设计以及快速响应设计等几种常用或先进的现代设计方法的介绍，使学生能熟悉各种设计方法并自觉运用于实际中，从而可以增强创新设计意识以及独立思考问题的能力，为将来从事设计工作或科学研究打下一定的基础。课程基本要求：（1）要求学生了解现代设计方法的基本原理和主要内容，掌握各种设计方法的设计思想、设计步骤及相关软件应用，提高自身的设计素质，增强设计创新能力。（2）要求学生充分掌握现代设计方法，并力求在产品设计实践的过程中，能够应用和不断地发展现代设计理论与方法，甚至发明和创造出新的设计方法和手段。三、课程使用的教材说明《现代设计理论与方法》，韩林山主编，黄河水利出版社。四、课程试题结构说明课程试题结构与题量：单选题（20题，20分），多选题（5题，10分），填空题（10题，10分），名词解释（5题，15分），简答题（5题，25分），综合题（2题，20分）第一章优化设计概述本章知识要点1.优化设计基本概念2.优化设计数学模型3.优化设计的迭代过程和终止准则第二章优化设计的数学基础本章知识要点1.矩阵基本理论2.向量基本理论3.多元函数基本知识第三章一维优化方法本章知识要点1.初始单峰区间的确定方法（进退法）2.黄金分割法3.二次插值法第四章无约束优化方法本章知识要点1.梯度法2.牛顿法3.坐标轮换法第五章约束优化方法本章知识要点1.约束随机方向搜索法2.复合形法3.惩罚函数法第六章多目标函数优化方法简介本章知识要点1.主要目标法2.统一目标法3.分层序列法第七章优化设计实例本章知识要点1.优化设计的一般步骤2.优化设计实例的建模方法第八章可靠性设计概述本章知识要点1.可靠性设计的基本概念2.可靠性设计的特点和方法第九章可靠性的数理基础本章知识要点1.可靠性的特征量2.可靠性常用的概率分布第十章系统可靠性设计本章知识要点1.系统可靠性模型2.系统可靠性预计3.系统可靠性分配第十一章可靠性设计方法本章知识要点1.机械零件可靠性设计的基本理论2.降额设计方法3.简化设计方法第十二章机电产品造型设计本章知识要点1.人机工程学2.产品色彩设计方法第十三章工程遗传算法本章知识要点1.遗传算法的基本原理2.遗传算法的计算步骤第十四章虚拟设计本章知识要点1.虚拟现实技术的基本概念2.虚拟概念设计方法3.虚拟装配设计方法第十五章并行设计本章知识要点1.并行设计的基本概念2.并行设计的关键技术第十六章绿色设计本章知识要点1.绿色设计的主要内容2.绿色设计的特点3.绿色产品设计的关键技术与方法第十七章常用工程软件本章知识要点1.CAD/CAM软件2.工程分析软件第二部分复习题练习一、单项选择题1.机械工程中的优化问题多属于（C）问题。A.线性规划B.无约束C.约束非线性规划D.无约束线性规划2.优化过程中，设计变量的取值一般应该约束在（B）。A.可行域外B.可行域内C.非可行域D.非可行点上3.优化设计的自由度是指（A）。A.设计空间的维数B.可选优化方法数C.目标函数D.约束条件数4.下列无约束优化方法中，属于直接法的是（A）。A.坐标轮换法B.梯度法C.牛顿法D.变尺度法5.在单峰区间[a，b]内任取两点a1、a2，若函数值F(a1)F(a2)，则缩小后的区间为（B）。A.[a，a1]B.[a1，b]C.[a1，a2]D.[a，a2]6.利用黄金分割法选取内分点原则是每次舍去的区间是原区间的(C)倍。A.0.618B.0.5C.0.382D.0.757.在设计空间内，对于二维问题，目标函数值相等点的连线构成了(A)。A.等值线B.等值面C.等值超曲面D.同心椭圆族8.(D)不是优化设计问题数学模型的基本要素。A.设计变量B.约束条件C.目标函数D.最佳步长9.下列关于内点惩罚函数法的叙述错误的是(B)。A.惩罚因子是不断递减的正值B.可用来求解含不等式约束和等式约束的最优化问题C.初始点应选择一个离约束边界较远的点D.初始点必须在可行域内10.优化设计的数学模型中，设计变量是一组(B)的基本参数。A.相互依赖B.相互独立C.互为因果关系D.相互约束11.在0.618法迭代运算的过程中，迭代区间不断缩小，其区间缩小率在迭代的过程中（B）。A.逐步变小B.不变C.逐步变大D.不确定12.在以下方法中，可以用来处理有约束优化问题的间接法是(A)。A.惩罚函数法B.复合形法C.梯度法D.牛顿法13.多维无约束优化方法有多种，(D)不属于其中的方法。A.最速下降法B.牛顿法C.DFP变尺度法D.黄金分割法14.为了确定函数的单峰区间，可按照一定规律给出若干试算点，比较其函数值大小，直到找到相邻三点的函数值按(A)变化的区间为止。A.高-低-高B.高-低-低C.低-高-低D.低-低-高15.内点法与外点法都可以处理约束优化问题，对于等式约束(A)。A.内点法不能处理，外点法能处理B.内点法和外点法都能处理C.内点法和外点法都不能处理D.内点法能处理，外点法不能处理16.为了克服复合形法容易产生退化的特点，对于n维问题来说，复合形顶点数k应(D)。A.knB.k2nC.k4nD.n+1≤k≤2n17.为了确定单峰区间，进行前进试算时，为了(B)可将步长增加一定的倍数。A.提高精度B.加速计算C.执行标准D.重复计算18.在设计空间内，对于三维以上问题，目标函数值相等点的连线，构成了（D）。A.等值域B.等值线C.等值面D.等值超曲面19.优化问题数学模型的基本组成要素是(A)。A.设计变量，目标函数，约束条件B.设计变量，目标函数C.设计空间，目标函数，约束条件D.设计变量，约束条件20.当设计变量数目(D)时，该设计问题称为大型优化问题。A.n＜10B.n＝10～50C.n＜50D.n＞5021.某产品的可靠度为0.9，则该零件累积失效概率为（B）。A.0.5B.0.1C.0.9D.不能确定22.在电子产品的失效率曲线上，由于设计、制造、储存、运输等过程形成的缺陷造成的失效属于（A）。A.早期失效期B.偶然失效期C.耗损失效期D.不能确定23.在电子产品的失效率曲线上，失效率处于一个较低水品，且基本稳定，则属于（B）。A.早期失效期B.偶然失效期C.耗损失效期D.不能确定24.电器元件或系统的失效密度函数一般服从（B）。A.正态分布B.指数分布C.威布尔分布D.对数正态分布25.标准正态分布的特征是（A）。A.均值为0，标准差为1B.均值为0，标准差为0C.均值为1，标准差为1D.均值为1，标准差为026.由2个相同元件组成的串联系统，要求系统的可靠度在0.81以上，则每个元件的可靠度至少应为（D）。A.0.6B.0.7C.0.8D.0.927.某产品的寿命服从指数分布，若失效率为0.002，则该产品的平均寿命为（C）。A.200B.1000C.500D.200028.若产品额平均寿命等于失效率的倒数则说明产品寿命服从（C）。A.正态分布B.泊松分布C.指数分布D.二项分布29.若组成系统的所有单元中任一个单元失效，会导致整个系统失效，则该系统为（A）。A.串联系统B.并联系统C.待机系统D.表决系统30.串联系统的可靠度随单元数的增加而（B）。A.增加B.降低C.不变D.不能确定31.系统由三个单元串联组成，单元的可靠度分别为0.5,0.6,0.9，则系统的可靠度为（B）。A.0.1B.0.27C.0.45D.0.932.并联系统的可靠度随单元数的增加而（A）。A.增加B.降低C.不变D.不能确定33.可靠性分配时，按各子系统可靠度相等进行分配的方法是（A）。A.等同分配法B.分配因子法C.AGREE分配法D.数学规划优化分配法34.系统可靠性分配时，考虑了系统各单元的复杂性、重要度及工作时间等因素的分配方法是(C)。A.等同分配法B.分配因子法C.AGREE分配法D.数学规划优化分配法35.工业造型设计的原则中居从属原则的是（B）。A.实用原则B.美观原则C.经济原则D.不确定36.观察长度相等的两线段，竖线显得比横线长一些属于（A）。A.对比错觉B.透视错觉C.变形错觉D.分割错觉37.人机工程学研究的对象是（A）。A.人与机器、环境的关系B.人与机器、社会的关系C.人与机器、管理的关系D.人与人、社会的关系38.国家标准GBl0000-88提供的我国成年人人体尺寸的基础数据，主要包括（C）类别47项。A.5个B.6个C.7个D.8个39.视距是指人眼观察显示器、控制器的距离，其范围一般是（D）。A.200～350mmB.250～450mmC.300～550mmD.380～760mm40.通常来说，最佳视距为（C）。A.350mmB.400mmC.560mmD.600mm41.在偏离视觉中心相同距离的情况下，感知最快的是（A）。A.左上方B.右上方C.左下方D.右下方42.人眼最易辨别的颜色是（B）。A.绿色B.红色C.黄色D.白色43.在背景图形、线条的干扰下，对图形产生歪曲的感觉属于（C）。A.对比错觉B.透视错觉C.变形错觉D.分割错觉44.下面不属于概念形态的是（D）。A.直线B.曲线C.三角形D.树木45.下图为常用的一字型控制台面板布局示意图，通常1区为（C）。A.一般的控制器安置区B.一般显示器的安置区C.常用与重要的显示器安置区D.不常用的控制器安置区46.在遗传算法中，某个体的适应度函数值越大，则该个体的性能（A）。A.越好B.越坏C.不变D.无法确定47.在遗传算法中，适应度函数是一个（C）函数。A.正B.负C.非负D.没有限制48.在遗传操作中，交叉概率（B），种群中新结构的引入就越快。A.不变B.越大C.越小D.适中49.虚拟设计按照配置的档次可分为两类，描述不正确的是（C）。A.一种是基于PC机的廉价设计系统B.一种是基于工作站的开发设计系统C.工作站的开发设计系统的价格低廉D.PC机系统很难完成大型复杂产品的虚拟设计50.在并行设计的关键技术中，DFM表示（C）。A.面向装配的设计B.面向环境的设计C.面向制造的设计D.面向拆卸的设计51.在并行设计的关键技术中，DFA表示（A）。A.面向装配的设计B.面向环境的设计C.面向制造的设计D.面向拆卸的设计52.在虚拟现实的硬件系统中，提供力和压力反馈的是（B）。A.跟踪系统B.触觉系统C.音频系统D.图像生成和现实系统53.并行设计时，IPT是指（A）。A.多功能集成产品开发团队B.产品数据管理系统C.计算机辅助制造D.计算机辅助设计54.在绿色设计中，GP表示的是（A）。A.绿色产品B.绿色设计C.绿色协同工作组D.绿色设计小组55.可以用于数值计算的工程软件是（D）。A.UGB.Pro/EC.SolidworksD.Matlab56.机械系统动力学自动分析软件的英文缩写是（A）。A.ADAMSB.ADMAC.ADAMD.ADMS57.关于AutoCAD描述不正确的是（C）。A.具有完善的图形绘制功能B.世界上应用最广的CAD软件C.不能绘制三维模型D.能够进行二次开发58.美国PTC公司开发的CAD/CAM软件是（B）。A.UGB.Pro/EC.SolidworksD.ADAMS59.采用绿色设计方法时，优先考虑的的是（D）。A.产品的实用性B.产品的成