现代设计理论与方法试卷

现代设计方法试题一、单项选择题1．CAD一词已经成为世界通用的名词，它是指（A）A．计算机辅助工程B．计算机辅助制造C计算机辅助设计D．计算机辅助工艺规程设计3．设备坐标系的维数一般为（B）A．一维B．二维C三维D．四维4．将平面图形沿X方向平移10个单位，沿Y方向平移15个单位，其坐标变换矩阵为（A）A．11510010001B．11510010001C．101001500010D．101001500017．对约束优化问题，设计变量的选择（C）A．可以在可行域中B．不允许在可行域中C．只允许在可行域中D．不一定在可行域中8．要将一个有约束问题的求解转化为一系列无约束问题的求解，可以选择（C）A．复合形法B．简约梯度法C．罚函数法D．共轭梯度法9．在解决线性规划问题时，首选的优化方法为（B）A．外点罚函数法B．单纯形法C．拟牛顿法D．变尺度法11．有限元分析中，下列单元属于二维单元的是（D）A．六面体单元B．四面体单元C．杆单元D．三角形单元12．用有限元方法求解问题获得的解属于（A）A．近似解B．精确解C．解析解D．半解析解13．采用杆单元进行平面刚架有限元分析，杆单元的一端具有（B）A．两个自由度B．三个自由度C．四个自由度D．六个自由度14．某刚架单元两节点对应的总体编码为5和3，则局部座标系下的单元刚度系数k在总体刚度矩阵中的位置为（D）A．第5行第3列B．第14行第3列C．第5行第14列D．第14行第14列15．在平面应变问题中，沿轴线方向（C）A．应变、应力都为零B．应力为零，但应变不为零C．应变为零，但应力不为零D．应变、应力都不为零16．若产品的平均寿命等于失效率的倒数则产品的寿命服从（C）A．正态分布B．泊松分布C．指数分布D．二项分布17．在平均安全系数不变的情况下，由于强度(或应力)的分散度增大会使零件的可靠度（A）A．降低B．提高C．不变D．无法确定18．当系统中任何—个零件发生故障都会导致整个系统失效，该系统是（A）A．串联系统B．冗余系统C．表决系统D．非工作冗余系统19．并联系统的可靠度比组成该系统的零件的可靠度（B）A．底B．高C．相等D．不确定20．产品工作到t时刻后的单位时间内发生失效的概率称为（D）A．平均寿命B．平均失效密度C．平均可靠度D．平均失效率二、多项选择题21．下列设备属于CAD的输入设备的，有（BCE）A．显示器B．扫描仪C．键盘D．绘图仪E．光笔22．通过矩形窗口与矩形视区的匹配，可以实现图形的（ABD）A．放大B．缩小C．锗切D．摇视E平移23．下列方法中属于利用目标函数的导数构造搜索方向的优化方法有（BE）A．坐标轮换法B．梯度法C．单纯形D．Powell法E．变尺度法24．单元刚度矩阵具有（ACE）A．奇异性B．正定性C．分块性D．稀疏性E．对称性25．如图所示的2／4表决系统，下列情况系统可以正常工作的是（ABCDE）A．a、b失效c、d正常B．a失效b、c、d正常C．a、b、c、d正常D．a、c正常b、d失效E．a、d失效b、c正常三、填空题26．可靠度是对产品可靠性的概率度量。27．系统的可靠度取决于组成系统的零部件的可靠度和零部件的组合方式。28．CAD系统的软件根据其用途可分为三类，它们是：系统软件、支撑软件和专用。29．在实体的边界表面表示法(B--re：p)中，实体外表面信息数据可分为两类，它们是几何信息数据和拓扑结构信息数据。30．优化问题按目标函数的性质和约束的性质分为无约束优化问题和有约束优化31．对于一种优化算法，如果从理论上讲经过有限步搜索可求出二次目标函数的极值点，则这种算法具有二次收敛性。32．工程数据采用程序化方法处理时，一般有两种方法，一种为查表、插值的方法，另一种为将数据和线图拟合成经验公式。33．梯度方向是指函数值增长最快的方向。34．对结构进行有限元分析时，结构所受的载荷可以分为节点载荷和非节点载荷，对于非节点载荷需要进行载荷的移置处理。35．用有限元法求解汽车在路面谱激励下的响应，该问题属于瞬态问题。四、简答题38.在有限元分析中，对结构划分的单元数是否越多越好？为什么？答．不是。单元的数量取决于要求的精度、单元的尺寸和自由度数。虽然一般单元的数量越多精度越高，但也有一个界限，超过这个值，精度的提高就不明显。39.系统的可靠分配按分配原则不同，有哪些分配方法？各自分配原则是什么？答．（1）系统的可靠度分配方法有：等同分配法、加权分配法和动态规划最优分配法。（2）（a）等同分配法按系统中各元件（子系统或零部件）的可靠相等的原则进行可靠度分配。（b）加权分配法按各子系统在整个系统中的重要度以及各子系统的复杂度作为权重的原则来分配可靠度。（c）动态规划最优分配法可以把系统的成本等因素为最小作为目标函数，而把可靠度不小于某给定值作为约束条件的原则分配可靠度；也可以把系统的可靠度尽可能大作为目标函数分配可靠度。43．一组合变换如下，先将图形绕（3，4）点旋转60°，然后放大一倍。（1）试求该组合变换的变换矩阵；（2）三角形各顶点的坐标为A（10，0）、B（10，20）、C（0，20），试求经过上述变换后三角形各顶点坐标。答．（1）将图形绕（3，4）点旋转60°的变换矩阵：1430100011T1430100011000)60cos()60sin(0)60sin()60cos(=1598.09643.405.0866.00866.05.0将图形放大一倍1000200022T该组合变换的变换矩阵：1196.1928.901732.10732.111000200021598.09643.405.0866.00866.05.021TTT（2）三角形顶点坐标矩阵为：1200120101010ABC变换后三角形的坐标：TABCCBA=1196.1928.901732.10732.111200120101010=1804.18712.241124.36712.141124.16928.1944．如图所示的平面桁架，由两个单元组成，单元（1）与单元（2），二者之间角为45°，单元（1）的局部坐标正方向为沿轴线方向由节点1指向节点3，单元（2）的局部坐标正方向为沿轴线方向由节点2指向节点3，在局部坐标系下每个单元的刚度矩阵分别为[K])1(=E1111，[K])2(=)1(][22K，求桁架的总体刚度矩阵[k].答．平面桁架的坐标转换矩阵为)(sincos0000sincoseeT由局部坐标系与总体坐标系的关系知：单元（1）90，单元（2）135)1()1(10000010T)2()2(1100001122T在整体坐标下单元的刚度矩阵为)()()()(eeTeeTKTK1010000010100000)1()()1()1(ETKTKeT1111111111111142)2()2()2()2(ETKTKT单元（1）局部码对应的总码为1、3，单元（2）局部码对应的总码为2、3)1(33311311)1(KKKKK)1(33311311()KKKKK按照刚度订成法，可得出总体刚度矩阵为4214242421042424242004242424200424242420010001000000000)2(33)1(33)2(32)1(31)1(23)2(22)1(13)1(11EKKKKKKKK