2018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

0220020184

1、【单选题】机械产品的设计进程一般分为四个阶段，以下列出的不是技术设计阶段的内容

的是

给出原理参数

给出设计技术文件

A:

给出总装图

B:

给出造型图

C:

答D:案：A

2、【单选题】产品设计包括创意设计和结构设计，以下软件中主要用于结构设计的软件是

PhotoShop

CATIA

A:

3DSMAX

B:

CorelDraw

C:

答D:案：B

解析：CATIA是一种主要用于结构设计的软件。CATIA是由法国达索系统公司开发的一款

三维CAD/CAM/CAE软件，它提供了广泛的工具和功能，用于设计和分析产品的结构、外

观、功能等方面。CATIA可以帮助工程师进行产品的建模、装配、仿真和优化，以确保产

品的结构强度、稳定性和可靠性。因此，CATIA是一个非常适合进行产品结构设计的软

件。

3、【单选题】以下设备中属于CAD系统的输入设备的是

图形显示器

打印机

A:

数字化仪

B:

U盘

C:

答D:案：C

解析：数字化仪是一种用于将实物物体或图纸转换为数字化数据的设备，它可以将实物物

体或图纸上的点、线、曲面等几何信息转换为计算机可以识别和处理的数字化数据。数字

化仪通常用于CAD系统中，作为CAD系统的输入设备之一。通过数字化仪，用户可以将实

物物体或图纸上的信息快速、准确地输入到CAD系统中，以便进行后续的设计、编辑和分

析工作。因此，可以说数字化仪是CAD系统的输入设备之一。

4、【单选题】对于CAD常用的数据处理方法：插值法和曲线拟合，以下说法正确的是

两种方法构造的曲线都严格通过给定的数据点

两种方法构造的曲线都不严格通过给定的数据点

A:

曲线拟合构造的曲线严格通过给定的数据点

B:

插值法构造的曲线严格通过给定的数据点

C:

答D:案：D

5、【单选题】对于齿轮的优化设计，以下设计变量的选择不合适的是

模数和齿数作为设计变量

齿数和分度园直径作为设计变量

A:

模数和分度园直径作为设计变量

B:

模数、齿数和分度园直径作为设计变量

C:

答D:案：D

6、【单选题】

平凡点

鞍点

A:

极小值点

B:

极大值点

C:

答D:案：C

7、【单选题】Powell法是以共轭方向作为搜索方向的算法，该种算法的收敛性为：

—次

二次

A:

三次

B:

四次

C:

答D:案：B

8、【单选题】以下方法中为求解有约束问題的间接方法的是

罚函数法

复合形法

A:

简约梯度法

B:

牛顿法

C:

D:

答案：A

解析：罚函数法是一种常用的间接方法来求解有约束问题。在罚函数法中，将原始的有约

束问题转化为无约束问题，通过引入罚函数来惩罚违反约束条件的解。罚函数法的基本思

想是在目标函数中加入一个罚项，使得违反约束条件的解在目标函数中有较大的值，从而

使得优化算法更倾向于找到满足约束条件的解。具体而言，罚函数法通过将约束条件转化

为罚项，将原始的有约束问题转化为无约束问题。常见的罚函数包括线性罚函数、二次罚

函数和对数罚函数等。通过调整罚函数的参数，可以控制罚项的大小，从而平衡目标函数

和约束条件之间的关系。罚函数法的优点是可以将有约束问题转化为无约束问题，利用现

有的无约束优化算法进行求解。然而，罚函数法也存在一些缺点，如对罚函数参数的选择

敏感、可能导致局部最优解等。因此，在使用罚函数法求解有约束问题时，需要仔细选择

罚函数和调整罚函数参数，以获得较好的求解结果。

9、【单选题】一维杆单元的单元刚度矩阵为

2x2阶矩阵

3x3阶矩阵

A:

4x4阶矩阵

B:

5x5阶矩阵

C:

答D:案：A

解析：一维杆单元的单元刚度矩阵为2x2阶矩阵。

10、【单选题】三角形单元的应变矩阵与以下因素有关的是

单元材料的弹性模量

单元的几何性质

A:

单元材料的泊松比

B:

单元的受力情况

C:

答D:案：B

解析：三角形单元的应变矩阵与单元的几何性质有关。在有限元分析中，三角形单元是常

用的离散化单元，用于将连续的物体或结构离散为有限个小单元，以便进行数值计算。三

角形单元的应变矩阵描述了单元内部的应变分布情况，它是由单元的几何性质决定的。具

体而言，三角形单元的应变矩阵与单元的节点坐标、单元的面积以及单元的形状函数有

关。形状函数是描述单元内部的位移分布情况的函数，它是由单元的几何性质决定的。形

状函数与单元的节点坐标和单元的形状有关。通过形状函数，可以计算出单元内部各个点

的位移分量，从而得到应变分布情况。因此，三角形单元的应变矩阵与单元的几何性质密

切相关，准确描述了单元内部的应变分布情况。在有限元分析中，准确的应变矩阵是计算

应力和变形等物理量的基础，对于分析和设计具有重要意义。

11、【单选题】引入支承条件后，整体刚度矩阵不是一个

稀疏矩阵

带状矩阵

A:

奇异矩阵

B:

对称矩阵

C:

答D:案：C

解析：引入支承条件后，整体刚度矩阵通常会变为一个奇异矩阵。在有限元分析中，支承

条件用于模拟结构的边界条件，限制结构的自由度。这些支承条件可以是固定支承、弹簧

支承、滑动支承等。当引入支承条件后，整体刚度矩阵的某些行或列会被修改，以反映支

承条件对结构的影响。这些修改可能导致整体刚度矩阵的某些行或列变为全零，从而使整

体刚度矩阵成为一个奇异矩阵。奇异矩阵是指行列式为零的矩阵，它表示矩阵的某些行或

列之间存在线性相关性。在有限元分析中，奇异矩阵会导致求解线性方程组时出现问题，

例如无法求解唯一解或求解结果不准确等。为了解决奇异矩阵带来的问题，通常需要进行

奇异值分解、正则化或使用其他技术来处理。此外，还可以通过调整支承条件或使用其他

数值方法来避免整体刚度矩阵成为奇异矩阵。

12、【单选题】平面四节点矩形单元的位移函数为双线性函数，则其位移模式中的待定系数

的个数为

2个

4个

A:

6个

B:

8个

C:

答D:案：D

13、【单选题】以下分布函数是用来描述离散型随机变量分布的分布函数为

泊松分布

威布尔分布

A:

指数分布

B:

正态分布

C:

答D:案：A

解析：泊松分布的分布函数是一种统计与概率学里常见到的离散概率分布，由法国数学家

西莫恩·德尼·泊松在1838年时发表。

14、【单选题】零件的强度和应力均服从正态分

布,则计算可靠度系数μ的联

接方程为

A:

B:

C:

答D:案：B

15、【单选题】对串联系统和并联系统都可以提高其可靠度的方法为

增加系统组成元件的数目

减少系统组成元件的数目

A:

提高元件的可靠度

B:

增大元件的失效率

C:

答D:案：C

解析：对串联系统和并联系统都可以提高其可靠度的方法为提高元件的可靠度。

16、【单选题】对于串联系统，系统的可靠度为Rs（t），各子系统的可靠度相同，为R

（t），按等同原则分配可靠度，子系统的可靠度为

A:

B:

C:

答D:案：D

17、【多选题】以下变换矩阵为二维图形基本变换矩阵的是

A:

B:

C:

D:

答E:案：ABCDE

18、【多选题】对于0.618法，以下说法正确的是

每次迭代其区间缩短率相等

每次迭代其区间缩短率不相等

A:

计算过程中需要用到目标函数的导数

B:

迭代计算简单，应用方便

C:

计算过程中不需要用到目标函数的导数

D:

答E:案：ADE

19、【多选题】对于三角形单元，单元的刚度矩阵与以下因素有关的是

单元的几何形状

单元的大小

A:

单元的材料

B:

单元的位移模式

C:

D:

单元的受力

答E:案：ABCD

20、【多选题】以下的可靠性特征童中是可靠性特征量中最基本的特征量的是

可靠度R(t)

失效率λ(t)

A:

失效概率F(t)

B:

可靠寿命t(R)

C:

失效概率密度f(t)

D:

答E:案：ABCE

21、【问答题】在处理设计问题时，可将思维过程分为分析、综合、_________和决策四个

部分。

答案：评价

22、【问答题】CAD系统按照其运行方式分为交互式系统、自动化系统、________系统和智

能型系统。

答案：检索型

23、【问答题】根据约束的性质不同,约束分为边界约束和________约束。

答案：性能

24、【问答题】若有两个n维向量s1和s2满足________的关系时，则称向量s1和s2对

于n×n阶实对称正定矩阵A共轭。

答案：

25、【问答题】对于弹性力学问题,根据基本未知量的选法不同，有三种不同的解题方法，

即位移法，应力法和________.

答案：混合法

26、【问答题】单元位移模式必须在单元内连续，并且两相邻单元间的位移必须________。

答案：协调

27、【问答题】失效率曲线反映了产品整个寿命期的失效率情况，分为三个阶段，即早期失

效期、偶然失效期和________失效期。

答案：损耗

28、【问答题】当应力和强度均服从正态分布，且应力和强度的均值相等，即μs=μr，此

时失效概率为F=_____________.

答案：50%

29、【问答题】29简述数据结构的主要内容。

答案：数据结构就是要建立数据之间的关系，即数据的结构化，包括数据的逻辑结构和数

据的存储结构。（3分）数据结构的主要内容：①数据元素之间的逻辑关系，即数据的逻

辑结构。（1分）②数据元素及其关系在计算机存储器中的存储方式，即数据的存储结

构，也称为数据的物理结构。（1分）

30、【问答题】目标函数F（x）受制于约束条件

写出梯度形式的库恩_塔克条

件,并说明其几何意义。

答案：

31、【问答题】简要解释弹性力学中的三个主要物理量:载荷、应力和应变的意义。

答案：载荷：外界作用在弹性体上的力，也称为外力，包括体力、面力和集中力。（2

分）应力：弹性体受载荷作用时，内部将产生内力，弹性体某个载面单位面积上的内力称

为应力，反映了内力在界面上的分布密度。（2分）应变：弹性体在外力作用下将产生变

形，微分体各棱边的长度和夹角将发生相应变化，各棱边单位长度的伸缩量称为正应变，

各棱边之间夹角的改变称为切应变。<>（2分）

32、【问答题】简述可靠性在工程领域的主要应用。

答案：可靠性在工程领域中的主要应用有三个方面：①可靠性设计：包括设计方案的分

析，对比与评价，必要时也包括可靠性试验，生产制造中的质量控制设计及使用维修规程

的设计等。（2分）②可靠性分析：主要指失效分析，也包括必要的可靠性试验和故障分

析。（2分）③可靠性数学：这是数理统计方法在开展可靠性工作中发展起来的一个数学

分支。<>（2分）

33、【问答题】用梯度法求目标函数

的最小值。初始点