最新电大《现代设计方法》期末考试答案小抄（考试必过版）.doc

1什么是CAD？什么是CAD系统？CAD是指人们在计算机软，件硬件的辅助下对产品或工程进行设计、绘图分析，修改和编写技术文件以及显示、输出的一种设计方法。2CAD系统一般把应用于CAD作业的计算机.软件.及外围设备总称为CAD系统.2为什么CAD系统大都采用人机交互方式工作？CAD不是完全的设计自动化。实践经验证明，完全的设计自动化是非常国难的。CAD是将人的主导性与创造性放在首位，同时充分发挥计算机的长处，使二者有机的结合起来从而提高设计质量、缩短设计周期，降低设计费用。因此，人机交流以及人机交互工作方式是CAD系统的显著特点。3.CAD技术在机械工业中有那些主要应用？结合你用过或见过的“CAD的应用”举一例说明。答：CAD技术在机械工业中的主要应用有以下几方面：(l）二维绘图(2）图形及符号库(3）参数化设计(4）三维造型(5）工程分析(6）设计文档及生成报表例：比如，现代数控加工程序的编制4.与传统的设计方法相比较，CAD技术的主要特点有那些？答：CAD技术的主要特点有以下几个方面：.(l）制图速度快(2）图样格式统一，质量高，促进设计工作规范化、系列化和标准化。3)提高分析计算速度、能解决复杂的设计计算问题。4)易于技术资料的保存和查找，修改设计快，缩短了产品的设计周期。5)设计时可预估产品性能。5结合实际应用说明CAD工作过程？答：例如利用CAD设计一个零件的过程：l）定义产品的几何模型，进行零件的形体设计，一般用实体造型的方法建立零件的立体图。2）转换为具体的数据3）根据后续工作抽取模型中的数据进行处理4）进行工程分析及计算5）进行详细设计6）编制全部设计文档，输出工程图。6.从硬件配置方面看，CAD系统大致可分为几种类型？每种类型的特点如何？答：根据CAD系统中配配的计算机硬件进行分类，这是目市最常用的分类方法(l）集中式主机系统。该系统由一台集中的大型机（或中型、小型机）与若干图形终端连接而成。优点：有一个集中的数据库统一管理所有数据；缺点：由于所有软件都存在主机里，一旦主机失误将影响用户的工作当计其量过大时，系统响应变慢，甚至于会出现个别终端等待现象。早期的CAD系统大多属于这种类型。(2）分布式工程工作站系统。工程工作站系统本身就是一个独立的单用户CAD系统，也可以以一台主服务器为中心将若干台工程工作站或微机联成网络。这种CAD系统的图形功能强，速度快，内存、外存容量大，是从事CAD课题的首选设备(3）微型计算机系统：计算能力和图形处理功能不如工程工作站，但是价格低、使用方便。7企业采用CAD技术好处和风险有那些？为什么短期内效果不显著？答：采用CAD技术的好处是能够提高设计质量、缩短设计周期，降低设计成本，从而加快了产品更新换代的速度，使企业保持良好的竞争能力。但会给企业带来一定的风险和问题，如投资大，需要投入一大笔资金购买软、硬件及支付培训和开发费用；一般不能在段时间内产生效益还有需要一批掌握CAD技术的、具有良好素质的工程技术人员队伍，对原有的技术人员需要培训，这也是影响企业是否采CAD技术一个重要因素8简要叙述CAD到目前为止的大体发展过程。你认为CAD技术今后的发展方向那些？答：CAD技术发展的历史大致如下：（l）第一代CAD系统出现于50年代末60年代初，美国学者提出了著名的SketchPad系统，为交互式图形学和CAD技术莫定了基础。(2）第二代CAD系统始于70年代，出现了将CAD硬件与软件配套交付用户使用的交钥匙系统，大多数还是在16位机上实现的三维线框系统及二维绘图系统，只能解决一些简单的产品设计问题。(3）第三代CAD系统始于80年代，在设计与制造方面做到了将设计与制造的各种各样的要求结合起来，导致了新理论、新算法的大量涌现。(4）进入90年代，实体造型、特征造型、曲面造型、真实感图形显示等技术飞速发展。各种功能强大的造型软件相继出现。(5）现在，CAD技术仍在向前发展，在国外有人称它为下一代CAD系统，这是一种支持新产品设计的综合性环境支持系统，它能全面支持异地的、数字化的、采用不同设计哲理与方法的产品设计工作。9.一个典型的CAD系统的硬件一般有那几部分组成？各部分的作用是什么？答：一个典型的CAD系统基本硬件组成，一般户主机、输入设备、输出设备和储存设备四部分组成。(1）中央处理器CPU是控和指挥整个系统运行并执行实际运算、逻辑分析的装置，是系统的核心。(2）输入设备的主要作用是将字符、平面或空间中点的坐标输入计算机，其基本功能是“定位”和“拾取”。“定位”是确定和控制光标在屏幕图形上的位置，“拾取”是选取屏幕图形上的某一内容。理想的图形设备应兼有上述两种功能。(3）输出设备的作用是将CAD系统的计算结果输出到屏幕或者纸面上。(4）数据储存设备主要指外储存器，是用来储存大量的暂时不用而等待调用的程序和数据的装置。10输入设备的作用是什么？常用的输入设备有那些？答：输入设备的主要作用是将字符、平面或空间中点的坐标输入计算机，其基本功能是“定位”和“拾取”。常用的输入设备有：键盘（Keyboard）、光笔、数字化仪、图形扫描仪。11简单说明光笔、鼠标器、数字化仪、图形扫描仪的工作原理？答：(1）光笔是一种检测装置，它能将屏幕上的显示状态转换为电信号，送给计算机。(2）鼠标器是一种手动输入的屏幕指示装置，一般有2到3个功能键，用来控制和移动光标在屏幕上的位置，以便在该位置上输入图形、字符或从屏幕菜单上选择需要的项目。它有机械式和光电式之分。机械式鼠标器在底部装有两个相互垂直的滚轮，有两个电位计分别与滚轮相连，当鼠标在柔板上滚动时，电位计记录在、和y方向的增量，经转换成数字信号后送入计算机，就可移动光标；光电式鼠标器则是利用光学传感机构跟踪屏幕上的光标。鼠标器只提供运动的增量，而不依赖于一个给定的坐标原作为起始位置的参考(3）数字化仪因制作原理不同，有四种结构形式，电磁感应式、静电感应、超声波式。现已常用的电磁感应式(4）图形扫描仪是直接把图形扫描输入到计算机中，CCD扫描仪工作原理如下：用光源照射原稿经过模数转换器、图像数据暂存器等，最终输入到计算机，或者图形输出装置。12输出设备的作用是什么？常用的输出设备有那些？答：(l）输出设备的作用是将CAD系统的计算结果输出到屏幕或者纸面上。(2）常用的输出设备可以分为两大类：一是与图形输入设备相结合构成具有交互功能的可以快速生成和删改图形的显示设备二是在纸或者其它介质上输出的可以永久保存图。13结合你单位或你的实际情况，说明如何配置一个CAD系统？应具有那些主要的硬件和软件配置？答：配置CAD系统需要考虑硬件和软件两部份，可根据需要和经济条件适当配置。我单位配置的CAD系统如下：(l）在硬件方面：个人微型计算机一台：输入设备有鼠标器和建盘；输出设备有显示器、打印机、绘图仪采用硬磁盘作为外存储设备。（2）在软件方面win xp autoCAD 等。14.CAD系统中的软件可以分为哪几类？说明各类软件的主要作用。答：在CAD系统中，软件可分为三大类：(l）系统软件。系统软件是直接配合硬件工作，并对其它软件起支撑作用的软件，主要是指操作系统和各种计算机语言。(2）支撑软件。CAD支撑软件是指在CAD系统中，支撑用户进行CAD工作的通用性功能软件。(3）专用应用软件：专用应用软件是专门为适应用户特定使用条件需要而开发的软件。15.系统软件包括那些类型的软件？答：系统软件件包括操作系统、计算机语言、网络通信及管理软件和数据库及数据库管理软件。16.什么是操作系统？它的主要功能有那些？答：操作系统是对计算机系统硬件（包括中央处理器、储存器、输入输出设备等）及系统配置的各种软件进行全面控制和管理的程序的集合。它负责对计算机系统内的所有资源进行监控，使之协调、高效的工作，是计算机最底层的软件，其它软件要在操作系统的支持下工作。它具有五方面的管理功能断管理。即内存分配管理、文件管理、外部设备管理、作业管理和中17.CAD系统的支撑软件主要有那些？其作用各是什么？答：(l）基本图形资源软件。这是一种，跟据各种图形标准或规范实现的软件包，大多是供应用程序调用的图形子程序或函数库。由于是根据标准研制而成的，因此与计算机硬件无关，利用它们所编写的应用程序原则上可以在具有这些图形资源的任何计算机上运行，因此具有优良的可移植性。(2）二维、三维绘图软件。这类软件主要解决零件图的详细设计问题，输出符合工程要求的零件图或装配图。(3）几何造型软件。这类软件主要解决零部件的结构设计问题，储存它们的三维几何数据及相关信息。(4）工程分析和计算软件。针对机械工程领域的需要，时常配备以下商品化软件：计算方法库，解决各种数学计算问题；优化方法库及常用零部件优化模型库；常用及通用有限元分析软件；机构分析与综合；机械系统动态分析软件；注塑模具分析软件等。(5）文档制作软件。这类软件可以快速生成设计结果的各种报告、表格、文件、说明书等；可以方便地对文本及插图进行各种编，还应支持汉字处理。18什么是软件工程？以软件工程万法开发软件大概要经过那些王要阶段？答：软件工程就是采用工程化地方法进行软件开发。早期地软件程序设计，大多数程序设计人员都是个体作业，随意性大。时间表明，对于大型的软件系统，上述工作方法难易保证质量和组织集体合作开发。软件工程就是万了避免“软件科机”而发展起来的技术。以软件工程开发软件，大致可划分以订几个阶段：需需求分析和可行性研究阶段，系统功能和系统结构设计阶段，程序设计和编写阶段，软件测试阶段，使用和维护阶段。19什么是软件开发的原型系统法？它的特点是什么？答：(1)原型系统法的做法是：开发者先用少量的时间和人力，尽快地实现具有主要的功能的初步系统（称为原型系统），然后逐步扩充原型系预定的开发目标。功能不断完善改进，最后实现预订的开发目标(2）原型系统法的优点是：可以尽早和用户见面，取的用户的合作和支持；可及早检验系统原理的可行性，并较早的集中精力解决系统中的技术问题。20.在CAD系统中，常用的几何建模方法有哪几种？各有何特点？答：1）在CAD系统中，几何模型按其描述和存储内容的特征，可分为线框几何模型、表面几何模型和实体几何模型三种。(2）线框几何模型：线框模型就是利用物体的棱边和顶点来表示其几何形状的一种模型。机构简单，易于处理，其输出入可通过键盘输入线段两端坐标值来实现，线框模型完全适合于从任何方向输出三视图和透视图等。但是，由于线框模型只是用物体的棱边来代表形体的形状，因而它只反映出三维形体的一部分形状信息，难以用来输出物体的剖面图、消隐处理以及画出两个面的交线或轮廓线等。也正因其简单，包含的信息量较小，所以它表达的形体有时具有二义性。表面几何模型：表面几何模型是在线框模型的基拙上发展起来的。它除储存线框线段外，还储存各个外表面的几何描述信息。由于表面模型描述了形沐的各个面，故可处理与图形有关的大多数问题。如当两个面相交时，可求出其交线和隐藏线，也可求出形体的剖面线。但是，表面几何模型仍然不能自动进行体积、重量、重心等计算。因此，对物体仍没有构建起完整的三维几何关系，在透视投影中也不可能自动消去隐藏线等。实体几何模型。实体几何模型储存完整的三维几何信息。其墓本体素是由表面定义，并说明了表面哪一侧存在实体。它可以区分物体的外部和内部，可以提取各部分几何位置和相互关系信息。这种模型支持绘制真实感强和消去隐藏线的透视投影和演染图；自动计算生成剖面图泊动进行物性计葬；可将有关零件组装在一起，动态显示其运动状态，并检查空间能否发生千步；支持三维有限元网格自动剖分等。21特征建模系统与其它建模系统的区别何在？答：与前一代的几何造型软件相比，它共有以下特点：(l）以往的CAD技术从二维绘图起步，经历了三维线框。曲面和实体造型发展阶段，都是着眼于完善产品的几何描述能力；，后特征造型则着若眼于更好地表达产品完整的技术和生产管理信息，为建立产品的集成信息模型服务。它的目的是用计界机可以理解和处理的统一产品模型替代传统的产品设计和施工成套图样以及技术文件使得一个工程项目或机电产品的设计和生产准备各个环节可以并行展开，信息流畅通。(2）它使产品设计工作在更高的层次上进行，设计人员和体素，而是产品的功能要素，像螺纹孔、定位孔、健槽等。特使得建立的产品容易被别人理解和组织生产，设计图样更容(3）它有助于加强产品品设计意图贯彻到各个后续环节并且及时得到后者地意见反馈，为开发新一代的基于统一产品信息模型的CAD/CAPP/CAM集成系统创造前提。(4）它有助于推动行业内的产品设计和工艺方法的规范化、标准化和系列化，使得产品设计中及早考虑制造要求，保证产品结构有更好的工艺性。(5）它将推动各行业实践经验的归纳、总结，从中各多则提炼出规律性知识，以及丰富各种领域专家系统地规则库，促进智能CAD系统和智能制造系统地逐步实现。22参数化绘图有何优点？常用的实现方法有哪几种？答：参数化绘图的优点是使得设计图可以随着某些结构尺寸的修改和使用环境的变化而变化，工作效率高。常用的方法有：作图规则匹配法、几何作图局部求解法和辅助线作图法等。23什么是特征造型？在特征造型中如何很好的确定特征？答：l）特征指的是反映零件特点的、可按一定原则分类的、具有相对独立意意的典型结构形状。基于特征的造型称为特征造型。2）可以采用以下的方法建立特征模型：以人机交互的方式辅助识别特征，输入工艺信息，建立零件或产品描述的数据结构。这种方法易于实现，但效率很低，且几何信息与非几何信息是分离的。利用实体模型信息，自动识别特征，再交互输入工艺信息。这种方法应用面广，但由于识别能力有限，因而使用的零件范田狭小，有很大的局限性。利用特征进行零件设计，即预先定义大量特征，放入特征库，在设计阶段就调入形状特征进行造型，再逐步输入几何信息、工艺信息，建立起零件特征数据模型，并将其出入数据库这种方法反映了基于特征设计的思想。基于特征的设州是目前特征造型研究领域中的主流，而特征识别（特征抽取）是对于基于特征设计的补充。24.简述剪裁算法中的Cohen-sutherland算法原理。答：cohen-sutherland算法亦称编码裁剪法。该算法基于下述考虑：每一线段或者整个位于窗口内部，或者能够被窗口分割而使其中一部分能很快地被舍弃。因此，该算法分为两步：(l）先确定一条线段是否整个位于窗口内，若不是，则确定该线段是否整个位于窗口外，若是则舍弃；(2）如果第一步的判断均不成立，那么就通过窗口边界所在的直线将线段分成两部分，再对每一部分进行第一步的测试。25什么是数据库？数据库系统的主要特征是什么？答：数据库是为满足某一组织中多个用户的多种需要，在计算机系统上按照一定的数据模型组织、存储和使用的相互关联的数据集合，由一系列各种组织形式的数据文件组成。数据库系统的主要特征为：(l）实现了数据共享，减少了数据冗余。(2）数据储存结构化。(3）增强了数据的独立性。4）加强了对数据的保护。26.最常用的数据模型有那几种？其特点各是什么？答：最常用的数据模型有三种：层次型，网络型和关系型。(l）层次型。指纪录间是树型的组织结构。它体现了记录间的“一对多”的关系。层次型其有结构简单、清晰的特点，适用于记录之间本身就存在一种自然的层次关系，但是它难于处理记录之间复杂的联系。(2）网络型。指事物之间为网络的组织结构。它体现了事物间的“多对多”的关系。网络型机构能处理事物之间非常复杂的关系，但是模型结构也是及其复杂的。层次结构是网络结构的一种特例。(3）关系型。它是以集合论中的关系的概念为理论基砍，指把信息集合定义为一张二维表的组织结构，每一张二维表称为一个关系，表中每一行为一个纪录，每一列为数据项。关系型的模型结构比较简单，但能够处理复杂的事物之问的联系，因此关系型数据库越来越受到人们的普遏重视。27.一维搜索最优化方法中的二次插值法的基本思想是什么？答：次插值法的基本思想是：在选定的单峰区间内选一点，连同两端点，数值构成一个二次多项式，作为原函数的近似，求出近似二次多项式的极小近似最优点。28.常用的迭代终止准则有哪三种？答：(l)点距准则：当设计变量在相邻两点之间的移动距离已充分，可用相邻两点的矢量差的模作为迭代的判据。(2)值差准则：当相邻两点目标函数值只差已达到充分小时，可用两次迭代的目标函数之差作为终止的判据。(3)梯度准则：当迭代点逼近极值点时，目标函数在该点的梯度已达到充分时，可用梯度的模作为终止判据。29.为什么选用共轭方向作为搜索方向可以取得良好的效果？答：选用共轭方向作为搜索方向可以取得良好的效果，主要时由共轭方向的性质所决定。共轭方向的性质为：对于N维正定二次型函数，从任意初始点出发，依次沿着与矩阵A为共轭的N个线性无关的方向进行一维搜索，则能在第n步或N步以前达达到极小点。30.简述梯度法的基本原理和特点？答：梯度法又称最速下降法，基本原理是在迭代点附近采用使目标函数值下降最快的负梯度方向作为搜索方向求目标函数的极小值。特点：迭代计算简单，只需求一阶偏导数，所占的存储单元少，对初始点的要求不高，在接近极小点位置时收敛速度很慢。31.共轭梯度法的特点是什么？答：在梯度法靠近极值点收敛速度减慢的情况下，共扼梯度法可以通过构造共扼方向，使其收效速度加快，具有一次收敛速度，使得计算过程简便，效果又好；在每一步迭代过程中都要构造共轭方向，比较繁琐。32.简述罚函数法的基本原理。罚函数法分为哪几种？答：罚函数法的基本原理：在原目标函数中添加一些与约束函数有关的项，形成一个新的目标函数（即罚函数）以取代原目标函数，然后用无约束优化方法求新目标函数的最优解。罚函数可分为外点罚函数法、内点罚函数法和混合罚函数。33.设计变量、设计空间与设计点三者有何联系？答：设计变量构成设计空间，设计空间是设计点的集合34最优点、最优值和最优解的含义有何不同？答：最优点属于可行域内一点最优点的目标函数值为最优值，最优解包括最优点和最优值。35约束条件与可行域有何联系？等式约束与不等式约束有什么不同？答：约束条件与可行域的联系是不等式约束的分界面。(I）等式约束对设计变量的约束严格；(2）等式约束起着降低设计变量自由度的作用。36线性规划与非线性规划有何区别？答：两者的区别：(l）目标函数和约束函数都是线性函数，称为线性规划否则为非线性规划：（2）线性规划中的可行域是凸多面体，非线性规划中可行域由约束条件围成。37.有限元法的前处理主要包括那些内容。答：(l）单元的自动分割生成网格(2）节点的自动优化编码(3）使用图形系统显示单元分割情况(4）带宽优化(5）节点坐标的确定（6）检查单元分割的合理性(7）局部网格的自适应加密(8）有限元模型的尺寸优化38.简述三维建模中线框模型的主要特点。答：(l）描述零件表面不连续部位的准确信息(2）不能区分零件表面的里边和外边。(3）对某些信息的描述模棱两可可作多种理解。33什么是规格化设备坐标系？在图形程序设计中，采用规格化设备坐标系有什么好处？答：(l）为了便于图形处理，引入一个与设备无关的坐标系，采用一种无量纲的单位代替设备坐标，当图形输出时，在转换为具体的设备坐标。这就是规格化设备坐标系。(2）采用规格化设备坐标系的好处是：用户的图形数据经转换成规格化设备坐标系中的值。使应用程序与图形设备隔离开，增强了应用程序的可移植性。34）参数化绘图方法的几何作图局部求解法的核心思想答：1)在交互作图过程中随时标注每个新增加几何元素的自由度和所受的约束关系;2)判断几何求解的局部条件是否充分，通过遍历检测，依次解出条件成熟的元素参数；3）当图形的尺寸标注完整时，用批处理程序多遍扫描，解出绘图需要的所有未知数。35.三维实体模型的实现方法中，边界表面表示法（B一rel,）的基本思想是什么？需要存储的几何模型信息有哪些？答：边界表面表示法的基本思想是：几何实体都是由若干边界外表面包容而成的，可以通过定义和全面储存这些边界外表面信息的方法建立实体几何模型。B一rep法将实体外表面几何形状信息数据分为两类：几何信息数据：各外表面顶点坐标值和描述各外表面数学方程式的系数值。拓扑信息数据：各外表面的组成及其相互位置关系。36.与文件系统相比，数据库系统的主要特征有那些。答：实现了数据共享，减少了数据冗余；数据存储的结构化；增强了数据的独立性；加强了对数据的保护。37.CAD作业过程中，对设计中常用到的数据一般如何处理？(l）程序化。即在应用程序内部对这些数表及线图进；法不外乎有两种，第一种是将数表中的数据或线图经离散化后存入一维。二维或三维数组，用查表、插值等方法检索所需数据；第二种是将数表或线图拟合成公式编入程序计算出所需数据。(2）数据库存储。将数表及线图（经离散化）中的数据、按数据库的规定进行文件结构化，如确定文件名、字段名、字段类型、字段宽度等，存放在数据独立于应用程序，但又能为所有应用程序提供服务38.什么是数据库？数据库系统的主要特征是什么？答：数据序是为满足某一组织中多个用户的多种需要，在计算机系统上按照一定的数据模型组织、存储和使用的相互关联的数据集合，由一系列各种组织形式的数据文件组成：数据库系统的主要特征为：(l）实现了数据共享，减少了数据冗余。(2）数据储存结构化。3）增强了数据的独立性。(4）加强了对数据的保护。39，最常用的数据模型有那几种？其特点各是什么？答：最常用的数据模型有三种：层次型网络型和关系型。(l）层次型。指纪录间是树型的组织结构。它体现了记录间的“一对多”的关系。层次型具有结构简单、清晰的特点，适用于记录之间本身就存在一种自然的层次关系，但是它难于处理记录之间复杂的联系。(2）网络型。指事物之间为网络的组织结构。它体现了事物间的“多对多”的关系。网络型机构能处理事物之间非常复杂的关系，但是模型结构也是及其复杂的。层次结构是网络结构的一种特例。(3）关系型。它是以集合论中的“关系”的概念为理论基础，指把信息集合定义为一张二维表的组织结构，每一张二维表称为一个关系，表中每一行为一个纪录，每一列为数据项。关系型的模型结构比较简单，但能够处理复杂的事物之间的联系，因此关系型数据库越来越受到人们的普遍重视。40简述有限元分析过程中，求总体刚度矩阵的两种主要方法和特点答：(l）直接根据总体刚度系数的定义分别求出它们，从而写出总体刚度矩阵，概念清晰，但是在分析复杂结构时运算极其复杂。(2）分别先求出各单元的刚度矩阵，然后根据叠加原理，利用集成的方法，求出总体刚度矩阵。从单元刚度矩阵出发，单元刚度矩阵求法统一，简单明了，但总体刚度需要集成。41.简述平面应力和平面应变问题的区别。答：(1）应力状态不同：平面应力问题中平板的厚度与长度、高度相比尺寸小很多，所受的载荷都在平面内并沿厚度方向均匀分布，可以认为沿厚度方向的应力为零。平面应变问题中由于z项尺寸大，该方向上的变形是被约束住的，沿Z项的应变为零。42.简述平面应力和平面应变问题的区别。答：(l）应力状态不同：平面应力问题中平板的厚度与长度、的载荷都在平面内并沿厚度方向均匀分布高度相比尺寸小很多，所受可以认为沿厚度方向的应力为零。平面应变问题中由于Z项尺寸大，该方向上的变形是被约束住的(2）弹性矩阵不同：将平面应力问题弹性矩阵中的E换成夕就成为平面应变问题的弹性矩阵。43.在现有的有限元分析程序中，其前处理程序一般应包含哪些主要功能？答：前处理程序一般应包含如下主要功能：(l）单元的自动分割生成网格；(2）单元和节点的自动优化编码买现带宽最小；(3）各节点坐标值的确定；(4）可以使用图形系统显示单元分割情况；(5）检查单元分割的合理性。44简述有限元分析结果的后处理答：后处理所显示的结果主要有两类：一是结构的变形，另一类是应力和反变在结构中分布的情况。一般用结构的三维线框图，采用与结构不同的比例尺，放大地显示其变形的情况，在受动载荷时，也可用动画显示其振动的形态。结构中应力、应变或位移的分布用云图或等值线图来显示。46为什么要重视和研究可靠性？答：可靠性设计是近年来得到迅速发展和广泛应用的一种现代设计万法。写将概率论和数理统计应用于工程设计，不仅解决了传统设计不能处理的一些问题，而且能有效地提高产品设计水平和质量，降低产品地成本。可靠性设计的观点和方法已经成为产品质量的保证、妥全性保证、产品责任预防等不可缺少的依据和手段。因此、它是提高我国工程技术人员掌握现代设计方法所必须掌握的一个重要内容。47简述可靠性的定义和要点。答：可靠性定义：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。要点在于三个“规定”和一个“能力”:(1）在“规定的条件”下产品性能如何；(2）在“规定的时间”内产品的性能如何，说明可靠性随时间而变化；(3）产品是否能完成“规定功能”，规定功能是指产品的技术性能指标。(4）在规定的条件、规定的时间和规定的功能下，某一产品可能完成任务，也可能不能完成任务，即它可能具有这个能力，也可能没有这个能力。48建立数学模型有哪三个基本步骤？答：识别要确定的未知变量，并用代数符号表示它们。(2）识别目标或判别标准，并将其表示为要最大化或最小化的函数。(3）识别问题的约束或限制，并将它们表示成未知变量的线胜或非线比的等式或不等式组。49.三位实体模型的实现方法中，体素构造法的基本思想是什么？需要储存的几何模型信息有哪些？答：1）体素构造法的基本思想：各种各样的几何体系都可以有若干个基本单元形体，经过有限次形状品和运算构建得到。2）需要储存的几何模型信息：所有的基本形体的类型、参数和所有的拼合运算过程。50.有限元分析中，为什么要引入支撑条件？答：总体刚度矩阵K,它是节点力矢量F与节点位移矢量之间的转移矩阵K=F结构的总体刚度矩阵是一个奇异矩阵，她的逆矩阵不存在，因而从式中无法求得各节点的位移矢量。因为，没有任何约束的结构运算是一个悬空结构，可以在空间坐刚体运动。这是，即使各节点力量是已知的，各节点位移矢量也不存在唯一确定的解。所以，还必须引入支撑条件。51.在有限元分析中，为什么要采用半带存储？答：1）单元尺寸越小，单元数越多，分析计算净度越高。单元数越多，总刚度矩阵的阶数越高，所需计算机的内存量和计算量越大2）总刚度矩阵具有对称性、稀疏性以及非零元素带型分布规律 3)只储存对焦线元素以及上（或下）三角矩阵中宽为NB的斜带形区内的元素，可以大大减小所需内存量。52.什么是平均寿命和可靠寿命？平均寿命和可靠度之间有何关系？答：1）平均寿命：是指一批产品从投入运行到发生失效（或故障）的平均工作时间可靠寿命：是指可靠度为R(t)=r时产品的寿命。2）平均寿命T与可靠度R(t)之间的关系为：T=。R(t)dt53.三位实体模型的实现方法中，便捷表面表示法(B-rePP)的基本思想是什么？需要储存的几何模型信息有哪些？答：边界表面表示法的思想是：几何实体都是由若干边界外表面包容而成的，可以通过定义和全面储存这些边界的外表面信息的方法建立的实体几何模型。B-reP法将实体外表面几何形状信息数据分为两类：几何信息数据：各外表面顶点坐标值和描述各外表面数学方程式的系数值； 拓扑信息数据：各外表面的组成及其相互位置关系。54.三维实体模型的实现方法中，体素构造法（CSG）的基本思想是什么？需要存储的几何模型信息有哪些？答：（1）体素构造法（CSG）的基本思想是：各种各样形状的几何形体都可以由若干个基本单元形体，经过有限次形状拼合运算构建得到。（2）需要存储的几何模型信息是：所有的基本形体的类型、参数和所采用的拼合运算过程。55.在有限元分析时，何为对称结构？一般如何处理？答：挡结构变量的几何形状、尺寸、载荷和约束条件对称于某一个平面（对平面问题对称于某一条直线），其结构内部的应力及位移必定也对称于该平面（线），则称之为对称结构。研究对称结构时，可沿对称面（线）将其切开，直研究它的一半，如结构有两个相互垂直的对称面（线）时，可之研究其四分之一。56. 说明常规设计方法中采用平均安全系数的局限性答：安全喜事设计方法的优点是简便、直观，并具有一定的实践依据（经验），所以，在传统设计中应用广泛。其缺点是，有很大的盲目性，未同零件的失效概率相联系。从强度-应力干涉图可知：！）即使安全系数大于1，仍然会有一定的失效概率;2)当零件强度和工作应力的均值不变（即对应传统设计的安全系数不变），但零件强度或工作应力的离散程度变大或变小时，其干涉部分也必然随之变大或变小，失效概率亦会增大或变小。57. 常用的可靠度分配方法有哪三种？各自的分配原则是什么？答：1） 等同分配法：它按照系统中各单元（子系统或零部件）的可靠度均相等的原则进行分配。2）加权分配法：把子系统在整体系统中的重要度以及各子系统的复杂度作为权重来分配可靠度。3）最优分配法：全面考虑个各种因素的影响，采用优化方法分配可靠度。58. 什么是串联模型系统？若已知组成系统的n各零件中每个零件的可靠度为Ri(t)，如何计算串联系统的可靠度？答：若系统中各零件相互独立，当系统中任一个零件发生故障都会导致整个系统失效时，则这个零件的组合形式称为串联模型，或称串联系统。N各零件组成的串联系统，若已知各零件的可靠度为Ri(t0，依据概率乘方定理可表示为Rs=R1R2Rn。59. 如何提高光栅扫描显示器的分辨率？答：为了提高图形的清晰度，应增加扫描线的线数。有两个方法可供选择.1）在水平扫描频率不变的前提下把水片扫描线数量增加一倍。2）采用逐行扫描但水平扫描频率增高。60. 以为搜索方法中，0.618法的基本思想是什么？答：0.618法又称黄金分割法，要求定义区间a,b上的函数为单峰值函数通过不断割舍左端或右端的一部分，逐步把区间缩小之至极小点所在区间到给定误差范围内，从而得到近似的最优解，并且每次缩短的新区建长度与元区间长度的比值始终是一个常数。61. 有限元分析过程中，如何决定单元数量？答：单元数量取决于要求的精度、单元的尺寸、以及自由度的数量，虽然，单元的数量越多精密度越高，但是也存在一个界限，超过这个值，精度的提高就不明显。单元数量大，自自由度数也越大，计算机内存量有时会不够。62. 正态分布曲线的特点是什么？什么是标准正态分布？答：正态分布曲线f(x)具有连续性，对称性，其曲线与横坐标轴间围成的总面积恒等于1.在均值和离均值的距离为标准差的某一指定倍数z。之间，分布有确定的百分数，均值或数学期望表征随机变量分布的集中趋势，决定正态分布曲线位置；标准差，他表征随机变量分布的离散程度，决定正态分布曲线的形状。 定义=0,=1，即N(0,1)为标准正态分布。63. 什么是库恩-塔克条件？其几何意义是什么？答：库恩-塔克条件是，约束极值点存在的条件是：目标函数梯度F(X)可表示为诸约束条件梯度 线性组合的负值，即 式中，q为在该设计点 处的起作用约束数目； 为非负值的乘子，也叫做拉格朗日乘子。这个判别准则的几何意义是：起作用约束的梯度负值，在设计空间构成一个椎体，目标函数的负梯度应包含再此椎体内。64. 简述强度-应力干涉理论中“强度”和“应力”的含义，试举例说明之答：“应力”表示导致失效的任何因素；而“强度”具有广泛的含义。“强度”和“应力”是一对毛肚的两个方面，它们具有相同的量纲；在解决杆、梁、轴的尺寸的可靠性设计中，“强度”就是指材料的强度，“应力”就是指零件危险断面上的应力，但在解决压杆稳定性的可靠性设计中，“强度”则指的是判断压杆是否失稳的“临界压力”，而应力“则指压杆所受的工作压力。65. 简述三维建模中表面几何模型的主要特点。答：1）除了储存线框线段外还储存各个外表面的集合描述信息。2）可处理与图形相关的大多数问题，如求两面的交线及隐藏线，形体的剖面线。3）不能自动进行体积、重量、重心等计算66. 消隐算法中的基本测试方法有哪些？各适合哪些方面的测试？答：基本测试方法有：1)面的可见性测试、最大最小测试、包含性测试和深度测试。2）面的可见性测试适合于单凸物体的自隐藏面和自隐藏线的测试【测试方法：“面的可见性测试”也称为法线方向测试。它利用面的法线矢量和视线矢量之间夹角的大小判别面的可见性。欲判别某个面的可见性，则先做该面的法线，法线矢量垂直于物体表面且指向物体的外部为正方形；再从观察者的视点处向该面引视线矢量，视线矢量从视点指向物体方向为正方向；然后计算法线矢量和视线矢量的夹角，夹角大于90度，面可见，夹角小于90度，面不可见。3）最大最小测试用来检查两个多边形是否重叠4）包含性测试用来检查一个给定的点是否位于给定的多边形内。5）深度测试是用来测定一个物体遮挡其它物体的基本方法。67. 在进行图形处理时，为什么要引入规格化设备坐标系？答：1）用于用户的图形是定义在世界坐标系里，而图形的输出是定义在设备坐标系里。不同的图形设备具有不同的设备坐标系且其工作范围也不相同。（2）为了便于图形处理，有必要定义一个标准设备，引入与设备无关的规格化设备坐标系，采用一种无量纲的单位代替设备坐标，当输出图形时，再转化为具体的设备坐标。（3）规格化设备坐标系的取值范围是左下角（0，0），右上角（1，1），其工作范围为01。68. 说明直线段编码剪裁算法的思想和该算法的两个主要步骤。答：1)直线段编码剪裁算法的思想：每一线段或者整个位于窗口内，或者能够被窗口分割而使其中的一部分能很快地被舍弃。两个主要步骤：1、第一步，先确定一条线段是否整个位于窗口内，若不是，则确定该线段是否整个位于窗口，外，若是，则舍弃。2、第二步，若第一步的判断都不成立，那么就通过窗口边界所在的直线将线段分成两部分，再对每一部分进行第一步的测试。69. 试简述消隐处理中的Z向深度缓冲算法的基本原理答：1)该算法采用帧缓冲区存放像素值,采用一个与屏幕对应的深度信息缓冲存储器(简答Z缓冲区),记录像素所显示的空间点的Z坐标(即深度值) 2)对景物中的每个多边形找到当多边形投影到屏幕时位于多边形内或边界上的所有像素点对每一个像素,在(x,y)处计算多边形的深度Z,并与Z缓冲区的对应值,同时将(x,y)处的多边开的明暗写入帧缓冲区中对应于该屏幕代表的单元中3)当所有边多形处理完毕后在帧缓冲区中保留的就是已经消隐过的最终结果 70. 消隐算法中的分段扫描线算法的原理为：扫描线算法通过计算每一行扫描线与各物体在屏幕上投影之间的关系来确定该行的有关显示信息。 每条扫描线被各多边形边界在xy平面上的投影分割成若干段，在每段中最多只有一个多边形是可见的。 只要在段内任一点处，找出在该处Z值最大的一个多边形 ，这个段上的每个像素点就用这个多边形的颜色来填充。71什么叫事物物性表？其作用是什么？答：事物物性表是一种组合排列对象的事物和关系特性的表格。事物物性表的作用是：1)可用于概括地描述、限制和选择标准的、非标准的，物质的和非物质的以及相互近似的事物对象。2)将其用于CAD中，可规范化的支持CAD数据的归档、存储72. 在工程设计的CAD作业中，一般对以线图形式给出的系数或参数如何处理？答：在工程设计的CAD作业中，对以线图形式给出的系数或参数和处理方法有以下几种：（1）如果能找到线图原来的公式，则找到原公式将公式编入程序。（2）将线图离散化为数表，再用表格的处理方法加以处理。（3）用曲线拟合的方法求出线图的经验公式，再将公式编入程序。73. 采用最小二乘法进行多项式拟合时应注意哪些问题？答：采用最小二乘法的多项式拟合时，要注意以下问题：1)多项式的幂次不能太高，一般小于7，可先用较低的幂次，如误差较大则再提高。2)一组数据或一条线图有时不能用一个多项式