设计方法(试卷答案)

1、.全国见习机械设计工程师资格认证考试现代机械设计方法试卷（笔试部分75分）（2014年5月11日）一、简答题（共35分）1分析最速下降法（梯度法）的应用特点（4分）答案： 1）迭代过程简单，存储量小，对初始点的选择要求比较低；2）在远离函数极小值的地方，函数值下降较快；3）接近最小点位置时，收敛速度减慢。2一般优化问题的数学模型包括哪些部分？写出一般形式的数学模型。（6分）答案：一般优化问题的数学模型包括设计变量、目标函数和约束条件三部分；一般形式的数学模型为：式中，为设计变量，为目标函数，和为不等式约束和等式约束条件。3叙述应用技术冲突进行技术创新的步骤。（10分）答案：应用技术冲突进行技术

2、创新分为如下12个步骤：1） 定义待设计系统的名称；2） 确定待设计系统的主要功能；3） 列出待设计系统的关键子系统、各种辅助功能；4） 对待设计系统的操作进行描述；5） 确定待设计系统应改善的特性、应该消除的特性；6） 将涉及到的参数要按标准的39个工程参数重新描述；7） 对技术冲突进行描述：如果某一工程参数要得到改善，将导致那些参数恶化；8） 对技术冲突进行另一种描述：假如降低参数恶化的程度，要改善参数将被虚弱，或另一恶化参数被加强；9） 在冲突矩阵中由冲突双方确定相应的矩阵元素；10） 由上述元素确定可用发明原理；11） 将所确定的原理应用于设计者的问题；12） 找到、评价并完善概念设计

3、及后续的设计。 4可靠性分配有哪些常用方法？（4）答案：等分配法、再分配法、比例分配法、综合分配法。5有限元后处理的目的是什么？（5分）答案：是通过对结果的分析和处理，通常可以获得响应量关键点的数值，包括最大值，最小值等；显示和输出响应量的分布情况；按照规范和标准，校核强度、刚度、稳定性等安全指标是否满足要求，并将校核过程和结果输出。6可靠性如何定义？产品可靠性指标包括哪几项内容。（6）答案：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。产品可靠性指标包括：可靠度、累计失效概率（不可靠度）、失效率、平均寿命；可靠寿命。二、填空题（每题2分，共12分）1如果过弹性体内的任一点的

4、某一斜面上的 等于零，则该斜面上的正应力称为该点的主应力。答案：切应力2、第一步迭代采用梯度法的无约束优化方法有 和 。答案：变尺度法、共轭梯度法3. 内点法可以求解（ ）问题。 A 无约束 B 等式约束 C 既有等式约束又有不等式约束 D不等式约束答案：D4、作为优化问题，一个n维设计空间问题，等式约束的个数为p，必须满足p n。 答案：小于5有限元分析中，对称结构是指几何形状、 、载荷和 对称于某一直线或平面的结构。 答案：尺寸、约束条件6在有限元分析中，同时对称于两个坐标轴的计算模型，只需计算它的( )。A、 1/2 B、 1/3 C、 1/4 D、整体答案：C三、给出受均布外压两端开口

5、的厚壁圆筒的有限元分析模型，即画出大致的网格，标出载荷和边界约束情况。（8分）答案：本问题可作为轴对称模型，也可以作为平面应变模型，取圆筒用轴对称有限元模型如下：四、在优化方法的数值迭代计算中，有哪几种终止准则？其内容是什么？（12分）答案： 梯度准则、函数下降量准则、点距准则。 （3分）1）梯度准则：当某次迭代点目标函数梯度的模很小时，即，可终止迭代计算。（2分）2）函数下降量准则：当目标函数的下降量很小时，即可终止迭代计算。 （4分）当时， 当时，3）点距准则：当相邻两个迭代点非常接近时，即 （3分）或可终止迭代计算。五、计算由两个单元组成的串联系统失效率、可靠度和平均寿命。已知两个单元均