2004年4月自考02200现代设计方法试题及答案含解析

现代设计方法年月真题

0220020044

1、【单选题】光笔广泛应用于60年代末70年代初，至今仍在使用，它是一种

输入设备

输出设备

A:

存储设备

B:

显示设备

C:

答D:案：A

解析：光笔是一种计算机输入设备,结构简单、价格低廉、响应速度快、操作简便,常用于

交互式计算机图形系统中。

2、【单选题】以下存储设备采用顺序存储工作方式的设备是

硬磁盘

软磁盘

A:

可擦除式光盘

B:

磁带

C:

答D:案：D

解析：光盘是随机存储,磁带是顺序存储。

3、【单选题】在CAD作业中，为了定义图形方便通常采用不同的坐标系，在以下的坐标系

中，其定义域为连续且无界的是

世界坐标系

显示器坐标系

A:

规格化设备坐标系

B:

绘图仪坐标系

C:

答D:案：A

解析：世界坐标系是系统的绝对坐标系，在没有建立用户坐标系之前画面上所有点的坐标

都是以该坐标系的原点来确定各自的位置的。

4、【单选题】按Cohen-Sutherland编码裁剪算法剪裁线段，如果线段两个端点的编码有一

位相同且不为零，则该线段

全部可见

A:

全部不可见

部分可见

B:

不确定

C:

答D:案：B

5、【单选题】在标准件图形特性文件中，一个标准件图形的所有几何参数和其它属性在国标

中规定了七种类型的特一件，其中屏幕显示方式属于

产品标准特性

主导特性

A:

属性特性

B:

功能特性

C:

答D:案：C

解析：在标准件图形特性文件中，一个标准件图形的所有几何参数和其他属性可以被归类

为七种类型的特征之一。其中，屏幕显示方式属于属性特性。属性特性是指标准件图形的

一些属性或特征，例如颜色、材料、表面处理等，这些特征通常不会影响标准件的几何形

状和尺寸，但对于标准件的使用和应用具有重要意义。在标准件图形特性文件中，属性特

性通常以文字或符号的形式进行描述，以便用户能够了解和选择适合自己需求的标准件。

屏幕显示方式作为属性特性，可能会描述标准件图形在屏幕上的显示方式，例如线条颜

色、填充模式、透明度等。需要注意的是，不同的标准件图形特性文件可能会有不同的分

类和描述方式，具体的属性特性可能会有所差异。因此，在使用标准件图形特性文件时，

需要仔细阅读和理解文件中的说明和定义，以确保正确理解和使用标准件的属性特性。

6、【单选题】

A:

B:

C:

答D:案：B

7、【单选题】内点罚函数法的特点是

能处理等式约束问题

初始点必须在可行域内

A:

初始点可以在可行域外

B:

后面产生的迭代点序列可以在可行域外

C:

D:

答案：B

解析：内部罚函数法也称为障碍罚函数法，这种方法是在可行域内部进行搜索，约束边界

起到类似围墙的作用，如果当前解远离约束边界时，则罚函数值是非常小的，否则罚函数

值接近无穷大的方法。

8、【单选题】对于一个无约束优化问题，若其一阶、二阶偏导数易计算，且设计变量不多

（n≤20），宜选用的优化方法是

拟牛顿法

变尺度法

A:

0.618法

B:

二次插值法

C:

答D:案：A

解析：拟牛顿法：用一个n阶正定矩阵Gk=G(x(k))来近似代替黑塞矩阵的逆矩阵就是

拟牛顿法的基本思想。

9、【单选题】

{-2,7}（上标T）

{-2,3}（上标T）

A:

{7,-2}（上标T）

B:

{3,2}（上标T）

C:

答D:案：C

10、【单选题】为了克服复合形法容易产生退化的缺点，对于n维问题来说，复合形顶点数

k应

k≤n+1

n+1≤k≤2n

A:

k≥>2n

B:

n≤k≤2n-1

C:

答D:案：B

11、【单选题】平面桁架结构中的杆单元，单元刚度矩阵的阶数为

2×2

3×3

A:

4×4

B:

6×6

C:

D:

答案：C

解析：在平面桁架结构中，杆单元的单元刚度矩阵的阶数为4×4。杆单元是用来模拟桁架

结构中的杆件的有限元单元。它是一个线性单元，具有两个节点和四个自由度。这四个自

由度分别是两个节点的水平位移和垂直位移。单元刚度矩阵是描述杆单元刚度特性的矩

阵，它是一个4×4的矩阵。单元刚度矩阵的每个元素表示了杆单元在不同自由度上的刚

度。通常，杆单元的单元刚度矩阵可以表示为：[K]=[k]*A/L其中[K]是单元刚度

矩阵，[k]是杆单元的局部刚度矩阵，A是杆截面的面积，L是杆的长度。单元刚度矩阵的

具体形式和数值计算方法会根据杆单元的几何形状和材料性质而有所不同。在计算过程

中，需要根据杆单元的长度、截面积、杨氏模量等参数来确定单元刚度矩阵的数值。总

之，平面桁架结构中的杆单元的单元刚度矩阵的阶数为4×4，其中每个元素表示了杆单元

在不同自由度上的刚度。

12、【单选题】采用杆单元对一平面刚架结构进行有限元分析，共划分6个结点，8个单

元，则在未引入支撑条件前，该结构的总体刚度矩阵的大小为：

12×12

16×16

A:

18×18

B:

24×24

C:

答D:案：C

13、【单选题】平面问题的弹性矩阵与材料的

弹性模量有关，泊松比无关

弹性模量无关，泊松比有关

A:

弹性模量和泊松比都无关

B:

弹性模量和泊松比都有关

C:

答D:案：D

解析：平面问题的弹性矩阵与材料的弹性模量和泊松比之间存在关联。弹性矩阵是描述材

料在受力作用下的变形行为的一个重要参数。对于平面问题，弹性矩阵是一个2x2的矩

阵，通常表示为：[E]=[σ]/[ε]其中[E]是弹性矩阵，[σ]是应力矩阵，[ε]是应

变矩阵。弹性模量是材料的一种力学性质，表示材料在受力作用下的变形能力。对于平

面问题，弹性模量可以表示为：E=(1-ν^2)/E'其中E是弹性模量，ν是泊松比，

E'是材料的剪切模量。泊松比是材料的另一种力学性质，表示材料在受力作用下的横向收

缩能力与纵向伸长能力之间的比值。对于平面问题，泊松比可以表示为：ν=(E/2G)

-1其中ν是泊松比，E是弹性模量，G是剪切模量。可以看出，弹性矩阵与弹性模量和泊

松比之间存在一定的关系，通过这些参数可以相互计算和推导。因此，在研究平面问题的

弹性行为时，需要考虑材料的弹性模量和泊松比等参数。

14、【单选题】局部坐标系下的单元刚度矩阵经过坐标转换矩阵转换成整体坐标系下的单元

刚度矩阵，坐标转换矩阵是一个

对称矩阵

正交矩阵

A:

正定矩阵

B:

负定矩阵

C:

答D:案：B

解析：正交矩阵是实数特殊化的酉矩阵，因此总是正规矩阵。正交矩阵毕竟是从内积自然

引出的，对于复数的矩阵这导致了归一要求。要看出与内积的联系，考虑在n维实数内

积空间中的关于正交基写出的向量v。v的长度的平方是vTv。

15、【单选题】采用三角形单元分析平面应力问题时，三角形单元内任意点的位移可以表示

为结点位移的

矢量和

线性组合

A:

代数和

B:

算术平均值

C:

答D:案：B

解析：线性组合是一个线性代数中的概念，代表一些抽象的向量各自乘上一个标量后再相

加。

16、【单选题】

A:

B:

C:

答D:案：A

17、【单选题】串联系统的失效模式大多服从

正态分布

对数正态分布

A:

指数分布

B:

C:

威布尔分布

答D:案：D

解析：威布尔分布一般指韦布尔分布。韦布尔分布，即韦伯分布，又称韦氏分布或威布尔

分布，是可靠性分析和寿命检验的理论基础。

18、【单选题】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

时又有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为

0.006

0.004

A:

0.01

B:

0.12

C:

答D:案：C

19、【单选题】由三个相同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

0.972

0.99

A:

0.999

B:

0.9997

C:

答D:案：A

20、【单选题】当转换开关的可靠度为1时，非工作冗余系统的可靠度为R（下标1），工

作冗余系统的可靠度为R（下标2），则R（下标1）与R（下标2）之间的关系为

R（下标1）<R（下标2）

R（下标1）>R（下标2）

A:

R（下标1）=R（下标2）

B:

R（下标1）≤R（下标2）

C:

答D:案：B

21、【多选题】以下二维图形变换矩阵中不是基本变换矩阵的是

A:

B:

C:

答D:案：BCDE

22、【多选题】通过矩形窗口和视区的匹配可以实现显示图形的

比例放大或缩小

错切

A:

左右移动

B:

上下移动

C:

扭曲

D:

答E:案：ACD

23、【多选题】设计体积500cm（上标3）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

重量

直径

A:

面积

B:

体积

C:

高度；

D:

答E:案：BE

24、【多选题】以下因素对有限元分析结果的精度有影响的是

单元的尺寸

单元类型

A:

计算机的速度

B:

计算机的位数

C:

计算机的内存

D:

答E:案：ABD

25、【多选题】正态分布中的标准差

表征随机变量分布的离散程度

表征随机变量分布的集中趋势

A:

决定正态分布曲线的位置

B:

决定正态分布曲线的形状

C:

影响正态分布曲线的对称性

D:

答E:案：AD

26、【问答题】说明几何造型中的边界表面表示（B-rep）法的基本思想。该方法中实体外

表面几何形状信息数据有哪些?

答案：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-rep法将实体外表

面几何形状信息数据分为两类：（1）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。（2）拓扑信息数据：各外表面的组成及其相互位置关系。

27、【问答题】与文件系统相比，数据库系统的主要特征有哪些?

答案：数据库系统的主要特征：（1）实现了数据共享，减少了数据冗余。（2）数据

存储的结构化。（3）增强了数据的独立性。（4）加强了对数据的保护。

28、【问答题】常用的可靠度分配方法有哪三种?各自的分配原则是什么?

答案：常用的三种间靠度分配方法和各自原则如下：（1）等同分配法：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分配。（2）加权分配法：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。（3）最优分配

法：全面考虑各种因素的影响，采用优化方法分配可靠度。

29、【问答题】在有限元分析时，什么情况下适合选择一维、二维和三维单元?正确答

案：（1）当几何形状、材料性质及其它参数能用一个坐标描述时，选用一维单元。

（2）当儿何形状、材料性质及其它参数需要用两个相互独立的坐标描述，选用二维单元。

（3）当几何形状、材料性质及其它参数需要用三个相互独立的坐标描述，选用三维单元。40.

简述梯度法的基本原理和特点。

答案：（1）当几何形状、材料性质及其它参数能用一个坐标描述时，选用一维单元。

（2）当儿何形状、材料性质及其它参数需要用两个相互独立的坐标描述，选用二维单

元。（3）当几何形状、材料性质及其它参数需要用三个相互独立的坐标描述，选用三

维单元。40.简述梯度法的基本原理和特点。正确答案：梯度法的基本原理：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。梯度法的特点：迭代计算简单，只需求一阶偏导数，

所占用存储单元少，对初始点要求不高，在接近极小点位置时收敛速度很慢。

30、【问答题】某机电系统由10台相同设备组成，各设备可靠度为0.9，若该系统至少有7

台设备正常运行就可以保证整个系统正常工作，试求该系统的可靠度。

答案：

31、【问答题】判断函数F（x）=60-x（2次方）+x（2次方）（下标1）+x（2次方）（下

标2）+x（下标1）x（下标2）是否为凸函数。

答案：

32、【问答题】节点和单元划分如图示的由两根杆组成的平面刚架结构，在节点3处作用

大小为F的集中载荷，两单元在局部坐标系下的单元刚度矩阵相同，即

答案：

33、【问答题】用最小二乘法将下列数据拟合成y=a（下标0）+a（下标1）x+a（下标2）x

（2次方）形式的经验公式。（计算结果中保留两位小数）X（下标i）1.202.403.20

4.545.82Y（下标i）7.6316.4124.1940.6560.41

答案：

34、【填空题】计算机辅助设计（CAD）是指人们在计算机的_____辅助下，对产品或工程进

行设计、绘图、分析计算或编写技术文件