2015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

0220020154

1、【单选题】在CAD作业过程中，以下设备是CAD系统的输入设备的是

显示器

硬磁盘

A:

光笔

B:

网卡

C:

答D:案：C

解析：常见设备：常见的输入设备有键盘、光笔、触摸屏、操纵杆、跟踪球、鼠标器、图

形输入板和数字化仪。

2、【单选题】一个CAD系统为“交钥匙系统”，它的分类的依据为

按系统的功能范围

按运行方式

A:

按软件的可开发性

B:

按硬件分类

C:

答D:案：C

解析：一个CAD系统为“交钥匙系统”，它的分类的依据为按软件的可开发性。

3、【单选题】下列矩阵中，能使平面图形实现旋转变换的矩阵为

A:

B:

C:

答D:案：B

4、【单选题】插值法是用给定数据点构造函数，用所构造的函数求未给定函数值点的函数值

的方法，该方法所构造的函数

不通过给定点

通过部分给定点

A:

通过全部给定点

B:

不能确定是否通过给定点

C:

答D:案：C

解析：插值法是一种通过给定数据点构造函数，用该函数来求未给定函数值点的函数值的

方法。在插值法中，所构造的函数会通过全部给定点。插值法的基本思想是通过已知数据

点之间的插值多项式来逼近未知函数的值。通过构造一个满足给定数据点的多项式函数，

可以通过该函数来求解未给定函数值点的函数值。常见的插值方法包括拉格朗日插值、牛

顿插值和埃尔米特插值等。这些方法都是通过构造一个多项式函数，使得该函数通过给定

的数据点，从而实现对未知函数值的求解。在插值法中，所构造的函数会通过全部给定

点，这意味着插值函数会完全经过给定的数据点。这样可以确保插值函数在已知数据点上

的函数值与给定数据点的函数值完全一致。

5、【单选题】一平面图形关于一条不过原点的任意直线作对称变换，用基本变换矩阵表示该

变换，需要用到的基本变换的个数为

2个

3个

A:

4个

B:

5个

C:

答D:案：D

6、【单选题】在以下要素中，是优化设计数学模型的基本要素的是

设计变量

设计空间

A:

设计常量

B:

设计方案

C:

答D:案：A

解析：优化设计的数学模型有三个基本要素，它们是设计变量、目标函数和约束条件。

7、【单选题】函数F（x）在D（下标1）上具有连续二阶导数，D是Dl内部的一个凸集，则

F（x）为D上的凸函数的充分必要条件为：F（x）的Hessian矩阵

负定

半负定

A:

正定

B:

半正定

C:

答D:案：D

8、【单选题】采用Powell方法求解优化问题，在求解过程中用到了

梯度方向和坐标方向

坐标方向和共轭方向

A:

梯度方向、坐标方向和共轭方向

B:

答C:案：B

解析：采用Powell方法求解优化问题，在求解过程中用到了坐标方向和共轭方向。

9、【单选题】在求解有约束问题的方法中的外点罚函法所选择的计算的初始点

必须在可行域内

必须在可行域外

A:

在可行域内、外都可以

B:

必须在约束边界上

C:

答D:案：C

10、【单选题】在以下方法中，求解过程中需要利用函数的导数或偏导数构造搜索方法的方

法为

Powell法

坐标轮换法

A:

B:

单纯形法

变尺度法

C:

答D:案：D

解析：变尺度法：一种拟牛顿法.指用尺度矩阵作为拟牛顿法中的对称正定迭代矩阵的方

法。

11、【单选题】如图示由三根弹簧组成的系统，共有3个节点，3个弹簧单元，每根弹簧的

刚度系数都为k，则总体刚度矩阵为

A:

B:

C:

答D:案：A

12、【单选题】采用平面三角形单元对一受外力作用的平板进行有限元分析，板所用的材料

各处相同位移模式为线性位移模式，则该种三角形单元为

常应变单元，非常应力单元

非常应变单元，常应力单元

A:

非常应变单元，非常应力单元

B:

常应变单元，常应力单元

C:

答D:案：D

13、【单选题】采用平面三角形单元对一结构进行有限元分析，其中一单元的局部编码1

（上标e）、2（上标e）、3（上标e）对应的总体编码为2、5、8，则局部坐标系下该单元

刚度矩阵的元素K（下标52）应放入总体刚度矩阵的

第4行第l5列

第5行第2列

A:

第10行第4列

B:

第l5行第4列

C:

答D:案：A

14、【单选题】在有限元分析时，如果外载荷不是作用在节点上，则需要进行非节点载荷处

理，对于平面三角形单元和杆单元的非节点载荷的处理

三角形单元简化成固端梁，杆单元简化成简支梁

三角形单元简化成简支梁，杆单元简化成固端梁

A:

三角形单元和杆单元都简化成固端梁

B:

三角形单元和杆单元都简化成简支梁

C:

答D:案：B

15、【单选题】在进行有限元分析时，用单元对结构进行离散，单元的数量的多少一般不取

决于

要求的精度

单元的尺寸

A:

单元的材料

B:

单元的自由度数

C:

答D:案：C

解析：在进行有限元分析时，用单元对结构进行离散时，单元的数量的多少一般不取决于

单元的材料。有限元分析是一种数值计算方法，用于求解结构的力学问题。在有限元分析

中，结构被离散成许多小的单元，每个单元代表结构中的一部分。通过对每个单元进行力

学分析，可以得到整个结构的力学行为。单元的数量的多少主要取决于以下几个因素：1.

结构的复杂程度：结构越复杂，需要更多的单元来准确地描述结构的几何形状和材料特

性。2.分析的精度要求：如果需要更高的分析精度，可能需要使用更多的单元来更准确地

模拟结构的行为。3.计算资源的限制：计算资源的限制可能会限制单元的数量。较大的结

构可能需要更多的计算资源来处理更多的单元。单元的材料通常不会直接影响单元的数

量。单元的材料性质主要用于计算单元的刚度矩阵，而单元的数量主要取决于结构的几何

形状和分析的要求。当然，在某些特殊情况下，材料的特性可能会影响单元的选择和数

量，例如在考虑非线性材料行为或接触问题时。但一般情况下，单元的数量主要由结构的

几何形状和分析的要求决定。

16、【单选题】N（下标0）为受试产品总数，△Nf（t）为时刻t到t+△t之间的时间间隔

内产生的失效产品数，则为t到t+△t时间间隔内的

累积失效频率

A:

平均失效密度

平均失效率

B:

平均寿命

C:

答D:案：B

17、【单选题】对于标准正态分布，均值为μ，方差为σ，则

μ=0,σ=0

μ=0,σ=1

A:

μ=1,σ=0

B:

μ=1,σ=1

C:

答D:案：B

18、【单选题】许多电器元件的失效概率服从该种分布，它的失效率为常数，这种分布为

正态分布

威布尔分布

A:

指数分布

B:

对数正态分布

C:

答D:案：C

解析：指数分布是连续型随机变量的连续型概率分布的一种,它主要应用在随机事件之间

发生的时间间隔的概率问题。

19、【单选题】根据强度应力干涉理论，产品的强度和应力均服从正态分布，则当强度均值

小于应力均值时，此时产品的平均安全系数

小于1

等于1

A:

大于1

B:

不确定

C:

答D:案：A

解析：根据强度应力干涉理论，产品的强度和应力均服从正态分布，则当强度均值小于应

力均值时，此时产品的平均安全系数小于1。

20、【单选题】由l2个零件组成的串联系统，已知零件的可靠度为R（下标i）（t），

i=1，2，…，n，则该系统的可靠度为

A:

B:

C:

答D:案：D

21、【多选题】CAD技术已成为一门综合性应用新技术，它涉及到许多基础技术，以下技术

中属于工程分析技术的是

有限元分析

优化设计方法

A:

物理特性计算

B:

模拟仿真

C:

实体造型

D:

答E:案：ABCD

22、【多选题】以下软件属于CAD软件中的系统软件的是

操作系统

二维绘图软件

A:

网络通信软件

B:

数据库管理软件

C:

文档制作软件

D:

答E:案：ACD

23、【多选题】

A:

B:

C:

D:

答E:案：AB

24、【多选题】在有限元分析中，在以下列出的因素中，对于对称结构必须要求对称的因素

有

结构的几何形状

结构的尺寸

A:

结构所受载荷

B:

结构所受约束

C:

结构的材料

D:

答E:案：ABCDE

25、【多选题】在以下的可靠性指标中，属于概率指标的有

R（t）

T

A:

F（t）

B:

λ（t）

C:

t（下标r）

D:

答E:案：ABC

26、【问答题】简述CAD系统中的主机系统和微型计算机系统的特点。

答案：（1）集中式主机系统：由一台集中的大型机（或中型，小型机）与若干图形终端

连接而成。优点是有一个集中的数据库统一管理所有数据，缺点是由于所有软件都存在主

机里，一且主机失误，将影响用户工作，另一方面，当计算量过大时，系统响应变慢、价

格高。（3分）（2）微型计算机系统。由个人计算机组成，计算能力和图形处理能力差

一些，价格低，使用方便，也是目前比较流行的一种CAD形式。（3分）

27、【问答题】简述CAD作业中对设计资料的处理方法。

答案：设计资料的处理方法有两种：（1）程序化方法：即在应用程序内部对这些数表

及图线进行处理或计算。具体处理方法有两种：①将数表中的数据或线图经离散后存入

数组，用查表、插值等方法检索所需数据②将数表或线图拟合成公式，编入程序计算出

所需数据。（2）数据库方法：将数表及线图（经离散化）中的数据按数据库的规定进

行文件结构化，存放在数据库中，数据独立于程序，但能为所有应用程序提供服务。

28、【问答题】简述梯度法的迭代步骤。

答案：

29、【问答题】有限元法的前处理主要包含哪些内容?

答案：有限元法的前处理主要包括，设计人员利用CAD软件对简化的零件或结构进行设

计后，在确定结构中各零件的联结方式的基础上，前处理程序进行单元的自动分割生成网

格、单元和节点的自动优化编码，实现带宽最小和各节点坐标的确定等。还可以使用图形

系统显示单元分割情况，检查单元分割的合理性。还可以实现在应力集中内局部自适应网

格加密和有限元模型的尺寸优化。

30、【问答题】简述强度——应力干涉理论。

答案：在可靠性设计中，强度r和应力s都是随机变量，因此，一个零件是否安全可靠就

以强度r大于应力s的概率大小来判断，即R（t）=P（r>s）≥[R]，[R]为设计要求的可

靠度。强度r和应力s都有广泛的含义：应力指导致失效的任何因素，强度指限止失效

发生的任何因素。（2分）强度r和应力s一般都各自服从某种分布，在应力s大于强

度了的区域称为干涉区，它表明了失效概率。

31、【问答题】

答案：

32、【问答题】如图示的平板结构，划分了两个三角形单元，单元的编号、节点的总码、

局部码和坐标系、约束条件如图示。在结构的2—4边中点作用力F的大小为l00N。结构

在总体坐标系下的总体刚度矩阵为

答案：

33、【问答题】一矩形窗口W左下角坐标为（0，O），右上角坐标（10，15），一视区V左

下角坐标为（8，7），右上角坐标为（14，13）。△ABC在窗口W下各点的坐标为A（3，

3），B（8，5），C（6，12），将△ABC从窗口W下匹配到视区V下，试求△ABC在视区V中

各点的坐标。

答案：

34、【问答题】用黄金分割法计算F（x）=x（2次方）-10x+24的极小值，初始区间为[2，

12]，计算两轮。

答案：

35、【填空题】CAD技术是指人们在计算机软硬件的辅助下，对产品或工程进行_____、分析

计算、修改和编写技术文件以及显示、输出的一