2008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

0220020084

1、【单选题】将CAD硬件和软件配套交付用户使用的“交钥匙系统"（Turn-keySystem），

出现在20世纪

60年代

70年代

A:

80年代

B:

90年代

C:

答D:案：B

解析：1968～1969年，美国CALMA公司和Application公司等一批厂商先后推出了成套系

统，将硬、软件放在一起成套出售给用户，即所谓的TurnkeySystems（译为“交钥匙”系

统），并很快形成CAD/CAM产业。

2、【单选题】在窗口与视区匹配时，窗口的宽度和高度的比值为R，视区的宽度和高度的比

值为r，为了使匹配后的图形不失真，则R和r之间的关系为

R>r

R=r

A:

R<r

B:

随便确定

C:

答D:案：B

3、【单选题】在标准件的特性文件中，标准件的图形构成分为四个层次，其中专用于某一图

形文件的通用元素，而由最基本的通用几何元素合成的类别为

A类构件

B类构件

A:

K类整件

B:

G类组件

C:

答D:案：B

解析：B类：当对构件控制界面受拉边缘拉应力超过限值或出现不超过宽度限值的裂缝时,

为B类预应力混凝土构件.。

4、【单选题】实体在计算机中的表达可以采用CSG方法，也可以采用B-rep方法，它们对实

体的表达为

CSG方法直接描述的是实体，B-rep方法直接描述的是面

CSG方法直接描述的是面，B-rep方法直接描述的是实体

A:

CSG方法和B-rep方法直接描述的都是面

B:

CSG方法和B-rep方法直接描述的都是实体

C:

答D:案：A

5、【单选题】对试验数据的处理可以采用插值的方法和曲线拟合的方法，这两种方法与给定

点的关系为

插值方法通过给定点，曲线拟合方法不一定通过给定点

插值方法不一定通过给定点，曲线拟合方法通过给定点

A:

两种方法都不一定通过给定点

B:

两种方法都通过给定点

C:

答D:案：A

6、【单选题】二维线性规划问题maxF（x）=15x（下标1）＋20x（下标2）-3，约束条件为

g（下标1）（x）=5x（下标1）＋2x（下标2）≤10、g（下标2）（x）=2x（下标1）＋4x

（下标2）≤8、g（下标3）（x）=x（下标1）≥O、g（下标4）（x）=x（下标2）≥0，其

最优值为

（1.5，1.25）

（O，2）

A:

（4，0）

B:

（1.25，1.5）

C:

答D:案：A

7、【单选题】

S（下标1）=（0，1）（上标T）

S（下标2）=（1，1）（上标T）

A:

S（下标3）=（1，3）（上标T）

B:

S（下标4）=（3，1）（上标T）

C:

答D:案：C

8、【单选题】采用复合形法求解n维有约束优化问题，为了克服求解过程容易产生退化的问

题，复合形顶点个数K通常取

K=n

K≥n

A:

B:

O≤K≤n+1

n＋1≤K≤2n

C:

答D:案：D

9、【单选题】求解无约束优化问题，若目标函数的导数计算困难或者不存在连续的一阶偏导

数，则下列方法效果最好的为

复合形法

Powell法

A:

梯度法

B:

变尺度法

C:

答D:案：B

10、【单选题】目标函数F（x）=x（2次方）（下标1）+x（下标1）x（下标2），在点x

（上标（0））=（1，2）（上标T）处，沿与x（下标1）轴成60度的方向导数为

A:

B:

C:

答D:案：D

11、【单选题】平面桁架杆单元在局部坐标系下的单元刚度矩阵为K（下标d），在总体坐

标系下的单元刚度矩为K（下标z），则

K（下标d）的阶数为2×2，K（下标z）的阶数为4×4

K（下标d）和K（下标z）的阶数都为2×2

A:

B:

K（下标z）的阶数为2×2，K（下标d）的阶数为4×4

K（下标d）和K（下标z）的阶数都为4×4

C:

答D:案：A

12、【单选题】材料的以下特性与平面刚架单元的单元刚度矩阵有关的是

密度

泊松比

A:

弹性模量

B:

延伸率

C:

答D:案：C

解析：材料的弹性模量与平面刚架单元的单元刚度矩阵是相关的。在有限元分析中，平面

刚架单元是用来模拟平面结构中的杆件的有限元单元。杆件的刚度与材料的弹性性质有

关，而材料的弹性性质可以通过弹性模量来描述。弹性模量是材料的一种力学性质，它衡

量了材料在受力时的变形能力。弹性模量越大，材料的刚度越高，即材料对应力的响应越

小。弹性模量可以用来计算杆件的刚度。平面刚架单元的单元刚度矩阵描述了单元在不同

自由度上的刚度。单元刚度矩阵的数值计算通常涉及杆件的几何形状、材料的弹性性质以

及单元的尺寸等参数。其中，材料的弹性模量是计算单元刚度矩阵的重要参数之一。具体

来说，平面刚架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。在计算局部刚

度矩阵时，会涉及到材料的弹性模量。因此，材料的弹性模量与平面刚架单元的单元刚度

矩阵是相关的，弹性模量的数值会影响单元刚度矩阵的计算结果，进而影响有限元分析中

平面刚架单元的刚度和应力分布。

13、【单选题】对于平面应力问题，在某点应力状态的单元体中，不为零的、独立的应力分

量个数为

2个

3个

A:

4个

B:

6个

C:

答D:案：B

14、【单选题】平面刚架单元的坐标转换矩阵和平面三角形单元的坐标转换矩阵都是

正交矩阵

对称矩阵

A:

三角矩阵

B:

奇异矩阵

C:

D:

答案：A

解析：正交矩阵是实数特殊化的酉矩阵,因此总是正规矩阵。尽管我们在这里只考虑实数

矩阵,这个定义可用于其元素来自任何域的矩阵。

15、【单选题】平面三角形单元三个节点的局部码i、j、k对应的总体编码8、3、5，则单

元刚度矩阵中的元素K（下标25）应放入总体刚度矩阵中的

第8行，第5列

第5行，第8列

A:

第9行，第16列

B:

第16行，第9列

C:

答D:案：D

16、【单选题】电器元件的失效通常服从

指数分布

正态分布

A:

威布尔分布

B:

对数正态分

C:

答D:案：A

解析：电器元件的失效通常服从于指数分布。

17、【单选题】威尔分布中，当其参数γ=0，m=1时，将蜕变为

失效率等于常数的指数分布

接近正态分布

A:

失效率递减的分布函数

B:

接近对数正态分布

C:

答D:案：A

18、【单选题】在平均安全系数不变的情况下，由于强度（或应力）的分散度减少，会使零

件的可靠度

下降

不变化

A:

增加

B:

不确定

C:

答D:案：C

19、【单选题】在一个由元件组成的串联系统中，若减少一个元件，则系统的可靠度

减少

不变

A:

增加

B:

不确定

C:

答D:案：C

20、【单选题】某控制系统中有20只相同的仪表，每只仪表发生故障的概率为0.02，用泊

松分布求恰有2只仪表发生故障的概率为

0.0072

0.0536

A:

0.268l

B:

0.6703

C:

答D:案：C

21、【多选题】线框几何模型可以用于

输出三视图

透视图

A:

剖面函

B:

消隐处理

C:

两个面求交线

D:

答E:案：AB

22、【多选题】根据软件的作用，CAD系统的软件可以分为三大类，以下软件属于系统软件

的是

FoxBASE系统

AutoCAD系统

A:

UNIX系统

B:

ANSYS系统

C:

C语言编译系统

D:

答E:案：ACE

23、【多选题】以下矩阵肯定是对称矩阵的是

几何矩阵

单元刚度矩阵

A:

总体刚度矩阵

B:

弹性矩阵

C:

D:

坐标转换矩阵

答E:案：BCD

24、【多选题】若函数F（x）在D（下标1）上有连续的一阶和二阶导数，且D又是D（下

标1）内部的一个凸集，x（下标1），x（下标2）∈D，则以下条件是判断F（x）为D上的

严格凸函数的充分必要条件的是

F（x（下标2））≥F（x（下标1））＋（x（下标2）-x（下标1））T▽F（x（下标1））

F（x（下标2））>F（x（下标1））＋（x（下标2）-x（下标1））T▽F（x（下标1））

A:

（x（下标2）-x（下标1））T▽2F（x（下标2）-x（下标1））≥0

B:

（x（下标2）-x（下标1））T▽2F（x（下标2）-x（下标1））>O

C:

F（x）的Hessian矩阵为半正定

D:

答E:案：BD

25、【多选题】进行可靠度分配时，加权分配法可靠度分配的加权因子是

子系统的组成元素数目

子系统的成本

A:

系统的研制周期

B:

各子系统在整个系统中的重要度

C:

各子系统出现故障，引起整个系统发生故障的概率

D:

答E:案：ADE

26、【问答题】CAD技术在机械工业中的应用主要有哪几个方面?

答案：CAD技术在机械工业中的应用主要有以下6个方面：（1）二维绘图。（2）图

形及符号库。（3）参数化绘图。（4）三维造型。（5）工程分析。（6）设计文

档和报表生成。

27、【问答题】特征造型是如何定义的?

答案：特征是指能反映零件特点的、可按-定原则分类的、具有相对独立意义的典型结构

形状。基于特征的造型称为特征造型。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、材料特征和其它工艺特

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。

28、【问答题】什么是3σ法则?已知手册上给出的16Mn的抗拉强度为l100～1200MPa，试

利用3σ法则确定该材料抗拉强度的均值和标准差。

答案：在进行可靠性计算时，引用手册上的数据，可以认为它们服从正态分布，手册上所

给数据范围覆盖了该随机变量的±3σ，即6倍的标准差，称这一原则为3σ法则。均值

=（1100+1400）/2=1250MPa标准差=（1400-1100）/6=50MPa

29、【问答题】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。

答案：求总体刚度矩阵的两种主要方法：（1）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。

30、【问答题】简述梯度法和共轭梯度法的特点。

答案：梯度法特点：迭代计算比较简单，只需求一阶偏导数，对初始点要求不高；但在接

近极小点位置时收敛速度很慢。共扼梯度法特点：在梯度法靠近极值点收敛速度减慢的

情况下，共轭梯度法可以通过构造共轭方向，使其收敛速度加快，具有二次收敛速度，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，比较烦琐。

31、【问答题】有A、B、C、D四个工厂生产相同规格的仪表，该仪表的寿命服从威布尔分

布，A厂仪表的分布参数为η=350，m=2；B厂仪器的分布参数为η=250，m=3；C厂仪器的分

布参数为η=300，m=2.3；D厂仪器的分布参数为η=320。m=2.6；若以工作260小时计算，从

安全可靠角度出发，应选择哪家工厂的产品?（计算中保留2位小数）

答案：

32、【问答题】边长为L的平面正方形薄板划分成4个节点、两个平面三角形单元，其支

承和受力情况如图示。三角形分布载荷在4节点的集度为零，3节点的集度为q，集中力

垂直作用在23边的中点，力的大小为F。

试求作用在结构上的节点

外载荷矢量。

答案：

33、【问答题】一平面三角形△ABC各点的坐标分别为A（2，2）、B（5，6）、C（2，

6），试用基本变换推导出图形关于AB对称变换的变换矩阵，并求C点关于AB对称后的坐

标。

答案：

34、【问答题】已知目标函数：minF（x）=x（2次方）（下标1）x（2次方）（下标2）-

4x（下标1）-2x（下标2）+5约束条件为：g（下标1）（x）=x（2次方）（下标2）-x

（下标1）-3≤Og（下标2）（x）－2x（下标1）-x（下标2）-2≤Og（下标3）（x）

=2x（下标1）＋x（下标2）-4≤0g（下标4）（x）=x（下标2）≥0试用Kuhn-Tucker

条件判断点x（下标1）（1，2）（上标T）和x（下标2）（1.5，1）（上标T）是否为该有

约束问题的极值点。

答案：

35、【填空题】参数化绘图是一种利用零件或产品在形状上的_____，以基本参数作为变

量，通过程序实现绘图的。

答案：相似性

36、【填空题】显示设备从成像原理上分，有随机扫描式、_____式和光栅扫描式三种。

答案：存储管

37、【填空题】透视图和轴测投影图都是单面投影图，所不同的是轴测投影图采用的是平行

投影原理，透视图采用的是_____原理。

答案：中心投影

38、【填空题】对于目标函数F（x（下标1），x（下标2））令函数值等于不同的常数C

值，可得到一系列等值线族，该等值线族的中心就是目标函数的_____点。

答案：极值

39、【填空题】函数