2023年高等教育工学类自考-02200现代设计方法考试历年重点考核试题含答案

2023年高等教育工学类自考-02200现代设计方法考试历年重点考核试题含答案（图片大小可自由调整）第1卷一.参考题库(共50题)1.按照强度一应力干涉理论，传统设计中，当零件的平均安全系数为1时，零件的可靠度为（）。2.下降迭代算法的收敛准则有哪些？3.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、B、C、D、4.在消隐处理中，当进行平面可见性测试时，若该面可见，则该平面的法线矢量与视线矢量之间的夹角（）A、小于90°B、大于90°C、小于180°D、大于180°5.传统设计方法6.下列优化方法中，其处理方法是将有约束优化问题转化为无约束优化问题来处理的是（）A、复合型法B、共轭梯度法C、变尺度法D、罚函数法7.有限元分析过称中，如何决定单元数量？8.优化设计的数学模型通式。9.采用最小二乘法进行多项式拟合时应注意哪些问题？10.无约束优化方法分为哪两类？11.简述可靠性的重要意义。12.产品工作到t时刻后的单位时间内发生失效的概率称为（）A、平均寿命B、平均失效密度C、平均可靠度D、平均失效率13.Powell法在每一轮形成新的搜索方向时会存在何种问题导致不收敛？如何修正？14.CAD的外部设备要通过各种接口与计算机相连，以下设备一般是通过标准接口RS-232C与计算机相连的是（）A、显示器B、扫描仪C、数字化仪D、键盘E、打印机15.单元刚度矩阵所具有的共同特性是什么？解释产生这些特性的力学上的原因。16.简述用有限元方法求解问题的基本步骤。17.对于n维二次正定函数，用Powell法要达到函数极值点，需使用（）个共扼方向。18.三维几何造型是CAD中的一种（）A、图形处理技术B、工程分析技术C、文档处理技术D、软件设计技术19.在CAD使用中，为了方便定义图形通常采用不同坐标系，在以下坐标系中，坐标系的定义域是连续且无界的是（）A、世界坐标系B、显示器坐标系C、规格化设备坐标系D、绘图仪坐标系20.什么是共轭梯度法？试述梯度法与共轭梯度法的区别。21.一光栅扫描显示器的分辨率为1024×768×8，其中8表示（）A、彩色显示器有8种颜色B、单色显示器有8种灰度级C、每个像素点用8位2进制表示D、8个帧缓冲存储器22.解无约束问题的主要方法是。23.有限元法在工程应用中主要解决的三类问题的是（），特征值问题，（）。24.对一个具体结构进行有限元分析，在划分节点和单元时，所划分单元的数量取决于要求的精度、单元的（）和自由度的数量。25.对于不可修复的电子产品而言，产品平均寿命是指该产品从开始使用到（）的平均时间。26.可行域27.对约束优化问题，设计变量的选择（）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28.简述三维建模中线框模型的特点。29.线性规划与非线性规划有何区别？30.若产品的平均寿命等于失效率的倒数则产品的寿命服从（）A、正态分布B、泊松分布C、指数分布D、二项分布31.什么是库恩-塔克条件？其几何意义是什么？32.在t～t＋△t的时间间隔内的平均失效密度f（t）表示（）A、平均单位时间的失效频数B、平均单位时间的失效频率C、产品工作到t时刻，单位时间内发生失效的概率D、产品工作到t时刻，单位时间内发生的失效数与仍在正常工作的数之比33.简述复合形法的优化过程的基本原理。34.在现有的有限元分析程序中，其前处理程序一般应包含？35.在平面应变问题中，沿轴线方向（）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、应力都不为零36.有限元分析过程中，如何决定单元数量？37.系统的可靠度取决于组成系统的各零部件的可靠度和（）两个因素。38.平面桁架结构中的杆单元，在局部坐标系下的单元位移分量个数为（）A、2B、4C、6D、839.抽取100只灯泡进行实验，灯泡工作到50小时有12只损坏，工作到70小时有20只损坏，从50小时到70小时这段时间内灯泡的平均失效密度是（）A、0.006B、0.004C、0.0140.最优化问题，按是否包含有约束条件分为（）和（）。41.有限元法的前处理主要包括哪些内容？42.表征相容关系的方式是。43.在CAD作业过程中，人与计算机必须密切合作，在以下几个方面中人起主导作用的是（）A、逻辑控制B、信息存储与检索C、分析与计算D、图形处理与作图44.在现有的有限元分析程序中，其前处理程序一般包含哪些主要功能？45.在以样本数据估计母体可靠度时，如果a变大，则估计的可靠性（）A、降低B、不变C、增大D、无法判断46.试简述编码剪裁（Cohen-Sutherland）算法的基本原理。47.某系统由3个子系统串联组成，若该系统的可靠度为0.729，且每个子系统的可靠度相等，则该子系统的可靠度为（）A、0.8B、0.9C、0.95D、148.要提高可靠性的置信度，不应（）A、增加强度的样本容量B、加大强度的标准差C、减少应力的均值D、增加应力的样本容量49.从硬件方面看，CAD系统大致可分为几种类型？每种类型的特点如何？50.简述什么是优化设计？下降迭代算法的构成需要解决哪几个基本问题？第1卷参考答案一.参考题库1.正确答案:0.52.正确答案: 下降迭代算法的收敛准则有： （1）点距准则：相邻两迭代点的距离来判断； （2）值差准则：相邻两迭代点的函数值之差来判断； （3）梯度准则：梯度的模长判断。3.正确答案:A4.正确答案:B5.正确答案:主要指在计算机出现以前，设计者凭直觉和经验，借助一些推导出的简单公式和经验公式进行计算，做小规模且粗糙的实验，对类似的产品和设计进行类比等的设计方法。其特点：人工试凑、经验类比、以静态为假设条件、设计者和制造者分离。6.正确答案:D7.正确答案:单元的数量取决于要求的精度、单元的尺寸及自由度的数量。虽然，单元的数量越多精度越高，但是这也存在一个界限，超过这个值，精度的提高就不明显。单元数量大，自由度数也越大，计算机内存量有时会不够。8.正确答案:9.正确答案: 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表示其全部，此时应分段处理，分段大都发生在拐点或转折之处。此外，如欲提高某区间的拟合精度，则应在该区间上采集更多的点。10.正确答案: 无约束优化方法分为两类： 第一类：直接解法。这种方法中只用到函数f（x），而不涉及其导数，如坐标轮换法、鲍威尔法（Powell法）、随机搜索法、单纯形法等； 第二类：间接解法。它要用到f（x）的导数，如用到一阶导数的方法有梯度法、共扼梯度法和变尺度法；用到二阶导数的方法以牛顿法为代表。间接解法也称为解析法。11.正确答案: 可靠性的有以下重要意义： 1、提高产品的可靠性，可以防止故障和事故的发生； 2、提高产品的可靠性，能使产品总的费用降低； 3、提高产品的可靠性，可以减少停机时间，提高产品可用率； 4、对于企业来说，提高产品的可靠性，可以改善企业信誉，增强竞争力，扩大产品销路，从而提高经济效益； 5、提高产品的可靠性，可以减少产品责任赔偿案件的发生，以及其他处理产品事故费用的支出，避免不必要的经济损失。12.正确答案:D13.正确答案: P.owell法在每一轮形成新的搜索方向替换原来矢量组中的第一个方向形成新的搜索方向组，可能存在新的方向组线性相关的情况，从而导致算法不收敛的问题。 修正方法：选代过程中，形成一个新的方向后，先判别一下新方向是否有效，如果有效则替换原来的搜索方向组中的第一个搜索方向，否则，不替换，仍然按原来的方向组搜索。14.正确答案:B,C15.正确答案: 单元刚度矩阵和总体刚度矩阵所具有的共同特性：对称性和奇异性。 具有对称性是因为材料力学中的位移互等定理：对于一个构件，作用在点j的力引起i点的挠度等于同样大小的力作用在i点而引起j点的挠度。 具有奇异性是因为单元或结构在没有约束之前，除本身产生弹性变形外，还可以做任意的刚体位移。16.正确答案: 用有限元方法求解问题的基本步骤如下： （1）对整个结构进行简化，并进行离散化； （2）求出单元的刚度矩阵； （3）集成总体刚度矩阵； （4）处理非节点载荷，引入支承条件； （5）写出总体平衡方程； （6）求出各节点的位移； （7）求出各单元内的应力和应变； （8）分析结果的合理性。17.正确答案:n18.正确答案:A19.正确答案:A20.正确答案: 共轭梯度法是以函数的梯度构造共轭方向的一种算法，具有共轭方向的性质。共轭梯度法具有超线性收敛速度。 梯度法与共轭梯度法的区别是： 1、最速下降法（梯度法）：搜索方向为目标函数负梯度方向，计算效率优于坐标轮换法。开始几步搜索下降快，但愈接近极值点下降愈慢。对初始点的选择要求不高，适合与其它方法结合使用。 2、共轭梯度法：第一步搜索沿负梯度方向，然后沿负梯度的共轭方向搜索。计算效率介于梯度法和牛顿法之间。对初始点没有特殊的要求，不需要计算二阶偏导数矩阵及其逆矩阵，计算量与梯度法相当。适用于各种规模的问题。21.正确答案:C22.正确答案:直接搜索法和梯度法。23.正确答案:平衡或稳态问题；瞬间问题24.正确答案:尺寸25.正确答案:发生失效26.正确答案:满足优化问题约束条件的解（x，y）叫做可行解，由所有可行解组成的集合叫做可行域。27.正确答案:C28.正确答案: 1、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的外边。 3、对某些信息的描述模棱两可作为多种理解。29.正确答案:当目标函数F（x）和约束条件都是设计变量的线性函数时，列出这种数学模型并求解的过程，称为线性规划，只有一个公用算法，称为“单纯形法”。在所有的优化模型中，线性规划应用的最广。如果目标函数F（x）和约束条件中有一个或多个是设计变量的非线性函数时，列出这种数学表达式并求解的过程，称为非线性规划。解非线性规划问题有许多算法。30.正确答案:C31.正确答案:库恩-塔克条件是约束极值点存在的条件。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。32.正确答案:B33.正确答案:复合形法的优化过程的基本原理为：在可行域内选择是个设计点，作为初始复合形的顶点，构造一个多面体；然后对多面体各顶点的函数值逐个进行比较，目标函数最大的为坏点，按照一定规则去掉坏点而代以新点，构成一个新的多面体；依次步骤进行多次，使复合形的位置逐步调向邻近最优点，最后以顶点中目标函数值最小的点，作为近似最优点而得到解。34.正确答案:（1）单元的自动分割生成网格；（2）单元和节点的自动优化编码实现带宽最小；（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。35.正确答案:C36.正确答案: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。37.正确答案:零部件的组成方式38.正确答案:A39.正确答案:C40.正确答案:无约束优化问题；约束优化问题41.正确答案: （1）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。42.正确答案:相容表和相关网。43.正确答案:A44.正确答案: 1、单元的自动分割生成网格。 2、单元和节点的自动优化编码实现带宽最小。 3、各节点坐标值确定。 4、可以使用图形系统显示单元分割情况。45.正确答案:A46.正确答案: 将窗口的四个边界向两边延伸，把平面分成9个区域，每个区域用四位二进制表示； 线段的端点落在哪个区域则端点的编码就与该区的编码相同； 如果线段两端点的编码都为“0000”，则线段位寺窗口内；如果线段两端点编码的逻辑乘不为“0000”，则线段位于窗口外； 如果线段不能用上述方法测试决定，则将线段分割，然后用上述方法判断。47.正确答案:B48.正确答案:B49.正确答案: 1、集中式主机系统。该系统由一台集中大型机（或中型、小型机）与若干图形终端连接而成。有一个集中的数据库统一管理所有数据。由于所有软件都存在中集中，一旦主机失误，将影响用户的工作。当计算量过大时，系统响应变慢，甚至于会出现个别终端等待的现象。 2、分布式工程工作站系统，工程工作站