2023年高等教育工学类自考-02200现代设计方法考试历年参考核心考点荟萃附答案

（图片大小可任意调节）2023年高等教育工学类自考-02200现代设计方法考试历年参考核心考点荟萃附答案第一卷一.参考题库(共20题)1.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、12.什么是优化设计中的约束条件？等式约束和不等式约束有何区别与联系？3.设计体积500cm3的圆柱形包装盒，按用料最省的原则要确定其高度H和直径D，其设计变量是（）A、重量B、直径C、面积D、体积4.有限元分析过程中，如何决定单元数量？5.与传统设计方法相比较CAD技术的主要特点有哪些？6.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、应力都不为零7.梯度法的基本原理和特点是什么？试写出其流程。8.机械优化设计9.特征造型是如何定义的？10.设X=（X1，X2，…，Xn），Rn为维欧氏空间，则下述正确的是（）A、设计空间是n维欧氏空间RnB、设计空间是n维欧氏空间Rn中落在可行域内的部分C、设计变量在具体设计问题中的迭代值是唯一的D、设计变量是指设计对象中用到的所有变量11.可行域12.试述方向导数与梯度的关系。13.CAD系统中，支撑用户进行CAD工作的通用性功能软件是（）A、系统软件B、支撑软件C、专用操作软件D、专用应用软件14.设计15.设计变量16.请写出梯度法的迭代公式。17.根据强度—应力干涉理论可以判定，当强度均值r等于应力均值s时，则零件可靠度R的值（）A、小于0.5B、大于0.5C、等于0.5D、等于118.当有两个设计变量时，目标函数与设计变量之间的关系是（）中的一个曲面。19.写出二元函数的泰勒战开式。20.约束条件可分为边界约束和性能约束，其中性能约束又称（）约束，是指对力学性能要求的限制条件。第二卷一.参考题库(共20题)1.下列特性中，梯度法不具有的是（）A、二次收敛性B、要计算一阶偏导数C、对初始点的要求不高D、只利用目标函数的一阶偏导数值构成搜索方向2.在变尺度方法中，为了保证搜索方向是函数下降的方向，其变尺度矩阵A（k）必须是（）A、正定矩阵B、对称正定矩阵C、半正定矩阵D、共轭矩阵3.什么是约束条件？约束条件和可行域有何关系？4.简述可靠度分配中的等同分配法与加权分配法的主要区别。5.参数化绘图在定义图形时关键是利用了图形的（）A、相似性B、多样性C、个别性D、特殊性6.标准件的特性文件给出了为生成图形所必须的全部几何参数，为了具体产生图形还需要进一步说明标准件的显示等级、（）和组装方式等。7.固定视区参数、放大窗口，则显示的图形将（）。8.简述库恩—塔克（K-T）条件。9.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（）。10.由三个相同的元件组成的并联系统，系统正常工作的条件是至少有两个元件处于正常工作状态，每个元件的可靠度为R=0.9，则系统的可靠度为（）A、0.972B、0.99C、0.99911.函数在区间[-10，20]是单峰函数，用0.618法求函数的极值，设初始搜索区间为[-5，20]，第一次迭代的两个计算点a1，b1分别为（）A、a1=1.46，b1=8.54B、a1=4.55，b1=10.45C、a1=-1.46，b1=8.54D、a1=-4.55，b1=10.4512.用有限元法求解汽车在路面谱激励下的响应，该问题属于（）问题。13.标准件的图形构成分为四个层次：A类构件、B类构件、K类整件、G类组件，其中最基本的单元是（）。14.视区是定义在设备坐标系中（）的矩形区域。15.可靠性设计的内容包括（）和（）。16.CAD系统分类中的集中式主机系统有什么优缺点？17.采用最小二乘法进行多项式拟合时应注意哪些问题？18.现代设计方法指的是？主要包括哪些？19.内点罚函数法的特点是（）A、能处理等式约束问题B、初始点必须在可行域内C、初始点可以在可行域外D、后面产生的迭代点序列可以在可行域外20.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、串联系统B、冗余系统C、表决系统D、非工作冗余系统第三卷一.参考题库(共20题)1.平面刚结构中，某单元局部编码依次对应的总体编码为3，11，则单元刚度矩阵中的元素K53应放人总体剐度矩阵中的（）A、9行32列B、32行9列C、8行33列D、33行18列2.一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3.下列变量的分布较符合指数分布规律的是（）A、人体的身高分布B、零件的强度分布C、轴的外径分布D、电阻的寿命分布4.功能元优选原则是怎样的。5.建立优化设计的数学模型的基本步骤。6.计算机辅助设计（CAD）在产品或工程的开发过程中可以进行的工作是（）A、设计B、绘图C、分析计算D、修改E、编写技术文件7.平面桁架结构中的杆单元，每个单元中的位移分量个数为（）A、2B、3C、4D、68.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，（）。9.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10.对于三分之二表决系统而言，下列说法正确的有（）A、该系统只有4种能正常工作的情况B、该系统属于广义的工作冗余系统C、该系统属于非工作冗余系统D、若各零件服从参数为λ的指数分布，则系统的平均寿命为E、该系统能正常工作的情况大于411.什么是共轭梯度法？试述梯度法与共轭梯度法的区别。12.如何提高光栅扫描显示器的分辨率？13.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（）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14.如果两个随机变量A和B均服从正态分布，即A＝N（500，0.05），B＝N（200，0.02），则随机变量A在0.05之间分布的百分数与随机变量B在0.02之间分布的百分数（）。15.请简述现代CAD技术研究的内容。16.并联系统的可靠度比组成该系统的零件的可靠度（）A、底B、高C、相等D、不确定17.简述平面应力和平面应变问题的区别。18.平面三角形单元和平面刚架单元具有相同的（）A、单元形状B、节点数C、位移分量数D、转换矩阵19.可靠度是对产品可靠性的（）度量。20.在Cohen--Sutherland编码裁剪算法中，线段端点的编码是采用二进制编码的，它所采用的二进制数的位数为（）A、2位B、3位C、4位D、5位第一卷参考答案一.参考题库1.正确答案:B2.正确答案: 在优化设计中，设计变量的取值有限制或必须满足一定的条件，这种对设计变量的限制条件称为约束条件。 不等式约束将设计变量限制在一个区间或区域，约束不严格；而等式约束设计变量限制在一个点、线或面上，约束严格。 等式约束起到降低自由度的作用，有一个等式约束可以降低一个设计自由度；一个等式约束可以用两个不等式约束表示。3.正确答案:B4.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。5.正确答案: 1、制图速度快。 2、图样格式统一，至两个，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，缩短了产品设计周期。 5、设计时可预估产品性能。6.正确答案:C7.正确答案:梯度法又称为最速下降法，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作为搜索方向，从而求得目标函数的极小值。其特点为：迭代计算简单，只需要求一阶偏导数，所占的存储单元少，对初始点的要求不高，刚开始收敛速度较快，在接近极小位置时收敛速度很慢。 8.正确答案:就是在给定的载荷或环境条件下，在对机械产品的性态、几何尺寸关系或其他因素的限制（约束）范围内，选取设计变量，建立目标函数并使其获得最优值的一种设计方法。9.正确答案: 1、特征是指能反映零件特点的，可按一定原则分类的、具有相对独立意义的典型结构形状。 2、基于特征的造型称为特征造型。 3、基于特征的造型是把特征作为产品零件定义的基本单元，将产品描述为特征的集合，包括形状特征、精度特征、材料特征和其他工艺特征，从而为工艺设计和制造过程的各个环节提供充分的信息。10.正确答案:A11.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。12.正确答案: 函数在一点的梯度是函数在该点变化率的全面描述。当方向S与梯度的夹角为零时，方向导数达到最大值；这时梯度的模就是函数的最大变化率，此方向称之为梯度方向，函数在给定点的梯度方向必定是该点等值线或等值面的法线方向。当方向S与点X（k）的梯度相垂直时，函数在该点沿S的方向导数等于零，即，这说明方向S位于该点等值线的切线上或等值面的切平面内。因此函数在一点的梯度方向是该点上方向导数最大的方向，或者说函数值增长得最快的方向。13.正确答案:B14.正确答案:是指通过认识和利用自然法则来弥补人类自身条件不足的创造性、能动性的活动。亦是围绕目标问题的求解活动，主要以心理学研究为基础。15.正确答案:在优化设计过程中其取值大小需要调整、修改并最终确定的参数。16.正确答案:17.正确答案:C18.正确答案:三维空间19.正确答案:20.正确答案:性态第二卷参考答案一.参考题库1.正确答案:A2.正确答案:B3.正确答案: 设计变量的取值范围有限制或必须满足一定的条件，对设计变量取值的限制称为约束条件。 不等式约束条件将设计空间划分为可行域和非可行域，设计方案只能在可行域内选取。 等式约束条件只允许设计方案在可行域的等式约束线（或面）上选取。4.正确答案: 1、加权分配法足把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来分配可靠度的。 2、等同分配法没有考虑各子系统的可靠度、重要性等因素，是按照各子系统可靠度均等的原则进行可靠度分配的。5.正确答案:A6.正确答案:视图种类7.正确答案:缩小8.正确答案:是多元函数取得约束极值的必要条件，既可以用来作为约束极值点的判别条件，又可以用来直接求解比较简单的约束优化问题。但K-T条件不是多元函数取得约束极值的充分条件。只有当目标函数f（x）为凸函数，且所有约束函数也都是凸函数时，即为凸规划问题时，其局部优点就是全局优点，则库恩—塔克条件才是该极值存在的充要条件。9.正确答案:0.510.正确答案:A11.正确答案:B12.正确答案:瞬态13.正确答案:A类14.正确答案:用以输出图形15.正确答案:可靠性预测；可靠性分配16.正确答案: 优点：一个集中的数据库统一管理所有数据。 缺点： 1、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。 2、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现象。17.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。18.正确答案:是指计算机技术得到广泛应用后，从20世纪60年代以来在设计领域出现的设计理论和方法。主要包括：设计方法学、优化设计、可靠性设计、有限元法、动态设计、计算机辅助设计、人工神经元算法、遗传算法、智能工程、价值工程、工业造型设计、人机工程、并行设计、模块化设计、相似性设计、摩擦学设计、三次设计、、反求工程。19.正确答案:B20.正确答案:A第三卷参考答案一.参考题库1.正确答案:B2.正确答案:C3.正确答案:D4.正确答案:①相容性：各功能元必须相容，否则不予组合。 ②优先选用分功能较佳的解。 ③剔除不满足设计要求和约束的解或不满意的解。5.正确答案:①识别要确定的未知变量（设计或决策），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，并将它们表示未知变量的线性或非线性的等式或不等式组。6.正确答案:A,B,C,D,E7.正确答案:C8.正确答案:平衡或稳态问题；瞬间问题9.正确答案:A10.正确答案:A,B,D11.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。12.正确答案: 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。13.正确答案:D14.正确答案:相等15.正确答案: 1、研究现代设计理论与方法。 2、研究与设计工具相关的技术。 ①协同设计环境的支持技术。 ②协同设