现代设计复习题

1、一 二 三 四 五一、单项选择题1. 在有限元中，系统之间只能通过（ A ）来传递内力。A结点 B网格 C表面 D边缘2通过对有限元的态体分析，目的是要建立一个（ C ）来揭示结点外载荷与结点位移的关系，从而用来求解结点位移。A变换矩阵 B非线性方程组 C线性方程组 D目标函数 3从系统工程的观点分析，设计系统是一个由时间维、（ A ）和方法维组成的三维系统。A逻辑维 B位移维 C技术维 D质量维4. （ B ）称为产品三次设计的第三次设计。A环境设计 B容差设计 C 工艺设计 D可靠性设计5人们将设计的对象系统看成是“黑箱”，集中分析比较系统中的能量、物料和（ D ）三个基本要素的输入输出关

2、系。A时间B质量 C成本 D信息6创造技法中的“635法”指针对一个设计问题，召集6人与会，要求每人在卡片上出3个设计方案，（ B ）为一单元，卡片相互交流。A5个问题 B5分钟时间 C5个步骤 D5个标准7（ D ）更适合表达优化问题的数值迭代搜索求解过程。A曲线或曲面 B曲线或等值面 C曲面或等值线 D等值线或等值面 8机械最优化设计问题多属于（ C ）优化问题。 A. 约束线性 B. 无约束线性 C. 约束非线性 D. 无约束非线性9当设计变量数目（ B ）时，该设计问题称为中型优化问题。 A. n10 B. n1050 C. n50 D. n50 10梯度方向是函数具有（ D ）的方向

3、。 A. 最速下降 B. 最速上升 C. 最小变化 D. 最大变化率。 11若矩阵A的各阶顺序主子式均大于零，则该矩阵为（ A ）矩阵A. 正定 B. 正定二次型 C. 负定 D. 负定二次型12多维无约束优化有多种方法，（ D ）不属于其中的方法。 A. 直接法 B. 间接法 C. 模式法 D. 积分法13为了确定函数单峰区间内的极小点，可按照一定的规律给出若干试算点，依次比较各试算点的函数值大小，直到找到相邻三点的函数值按（ A ）变化的单峰区间为止。 A. 高低高 B. 高低低 C. 低高低 D. 低低高。14坐标转换法之所以收敛速度很慢，原因在于其搜索方向总是（ C ）于坐标轴，不适应

4、函数的变化情况。A. 垂直 B. 斜交 C. 平行 D. 正交15梯度法和牛顿法可看作是（C）的一种特例。 A. 坐标转换法B. 共轭方向法 C. 变尺度法 D. 复合形法16某批产品1000个，工作了800小时后，还有100个产品仍在工作。到了第801个小时，失效了1个，则(800)（ C ）1/h。A. 0.1% B. 0.001% C. 1% D. 10% 17可修复产品的平均寿命是指（ B ）。 A. 产品工作至报废的时间 C. 中位寿命B. 平均无故障工作时间 D. 产品发生失效前的工作时间18一般的正态分布，只要使Z（ C ），就可以用标准正态分布来计算。A. B. C. D. 1

5、9数F(X)为在区间10，20内有极小值的单峰函数，进行一维搜索时，取两点13和16，若F(13)F(16)，则缩小后的区间为（ A ）。 A10，16 B10，13 C13，16 D16，2020标函数F(x)= x12+x22-x1 x2，具有等式约束，其等式约束条件为h(x)= x1+ x2 -1=0，则目标函数的极小值为（ C ）。 A1 B0.5 C0.25 D0.121一个多元函数F(x)在x*附近偏导数连续,则该点为极小值点的充分条件是（ C ）。 A.F(x*) = 0 C.F(x*) = 0, H(x*) 正定 B. H(x*) = 0 D.F(x*) = 0, H(x* 负

6、定22联系统的失效模式大多服从（ D ）。 A. 正态分布 B. 对数正态分布 C. 指数分布 D. 威布尔分布23转换开关的可靠度为1时,非工作冗余系统的可靠度为R1,工作冗余系统的可靠度为R2,则R1与R2之间的关系为（ B ）。 A. R1R2 C. R1= R2 D. R1R224于多元函数的无约束优化问题，判断其最优点可以根据（ A）。 A目标函数的梯度判定 C目标函数的性态判定B目标函数的凹凸性判定 D目标函数值的大小判定 25 决定正态分布曲线形状的参数是（ D ）。A正态变量 B均值和标准差 C均值 D标准差26 有限元中，常以（ D ）作为基本未知量。 A应力 B应变 C结点

7、力 D结点位移27.( A ）为价值工程的基本要素之一。 A价值 B环境 C时间 D服务 28（ B ）称为产品三次设计的第二次设计。A环境设计 B参数设计 C工艺设计 D可靠性设计29从系统工程的观点分析，设计系统是一个有时间性、选择性和（ A ）性组成的三维系统。 A方法 B环境 C设备 D人力43人们将设计的对象系统看成是“黑箱”，集中分析比较系统中的能量、（ D ）和信息三个基本要素的输入输出关系。 A时间 B质量 C成本 D物料30TRIZ理论中的物质场分析法认为所有的功能分解成为以下基本元素（ B ）。 A一个物质两个场 C一个物质一个场B两个物质一个场 D两个物质两个场31优化过

8、程中，设计变量的取值约束应该在（ B ）。 A可行域外 B可行域内 C可行点上 D非可行点上32当时，多元函数的变化率的值为（ B ）。 A1 B0 C1 D 33在工程优化设计中，大多数情况下，设计变量是（ C ）。 A无界连续变化型量 C有界连续变化型量 B无界离散变化型量 D有界离散变化型量34某批产品120个，工作了80小时，失效了20个。到81小时，又失效了1个，第82小时失效了3个，则(81)（ D ）1/h。A16.7% B17.5% C1% D3.03% 35目标函数的等值面（ B ）表示出函数的变化规律。 A不能定性 B不能定量 C仅在数值方面 D不能直观36f(X)方向是指

9、函数f(X)具有（ C ）的方向。A最小变化率 B最速下降 C最速上升 D极值37若矩阵A的所有奇数阶主子式小于零，而所有偶数阶主子式大于零，则该矩阵为（C ）矩阵。 A正定 B正定二次型 C负定 D负定二次型38求多维优化问题目标函数的极值时，迭代过程每一步的格式都是从某一定点X（K）出发，沿着某一使目标函数（ D ）的规定方向S(K)搜索，以找出此方向的极小点X（K1）。 A正定 B负定 C上升 D下降390.618法是一种（ C ）缩短区间的直接搜索方法。 A等和 B等差 C等比 D等积40海森矩阵H(X(0)其逆矩阵H(X(0)1为（ B ）。 A B C D 41若令可能工作的时间为

10、t1，不能工作的时间为t2，则产品长时间使用情况下的平均有效度A（ C ）。 A B C D 42在无约束优化方法中，只利用目标函数值构成的搜索方法是（B ）。A梯度法 B Powell法 C 共轭梯度法 D 变尺度法43多元函数F(X)在X*处存在极大值的充分必要条件是：在X*处的Hessian矩阵（ C ）。 A等于零 B大于零 C负定 D正定abc2/344如图所示的2/3表决系统，下列情况中，系统不能正常工作的（ A ）。Aa、b失效，c正常Ba失效，b、c正常Ca、b、c正常Da、b正常，c失效45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

11、的优化方法是（ A ）。 A拟牛顿法 B变尺寸法 C0.618法 D二次插值法46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（ C ）。 A0.006 B0.004 C0.01 D0.1247在有限元的系统划分后，每个单元所受的载荷均按（ B ）等效原理移植到结点上。 A应变 B应力 C位移 D静力 48（ A ）为价值工程的基本要素之一。A成本 B环境 C时间 D服务49建立功能结构图对于复杂产品的开发十分必要，功能结构的基本形式除了链式结构和并列结构，还有（ A ）结构。 A循环 B排挤 C插入

12、 D形态50机械优化设计中，凡是可以根据设计要求事先给定的独立参数，称为（ C ）。 A设计变量 B目标函数 C设计常量 D约束条件51当设计变量数目（ A ）时，该设计问题称为小型优化问题。 An10 Bn1050Cn50 Dn5052通过对有限元的态体分析，可以揭示结点外载荷与结点位移的关系，从而用来求解（B）。 A结点力 C结点动变形B结点位移 D结点动应力53当满足（ A ）条件时，矩阵A为正定矩阵。A各阶顺序主子式均大于零 C各阶顺序主子式均小于零B所有偶数阶主子式大于零 D所有奇数阶主子式小于零54在任何一次迭代计算过程中，当起步点和搜索方向确定后，求系统目标函数的极小值关键就在于

13、求出（ C ）的最优值问题。 A约束 B等值线 C步长 D可行域55可靠度指产品在规定条件下，规定时间内完成规定功能的（ D ）。A寿命 B频率 C时间 D概率56在设计空间内，目标函数值相等点的连线，对于三维以上问题，构成了（ D ）。A等值域 C同心椭圆族B等值面 D等值超曲面57对串联系统来说，系统失效率是各单元失效率之（ B ）。 A平方差 B积 C和 D平方和58现代设计的特点之一是（ D ）。 A静态分析 B自然优化 C封闭收敛 D面向社会59下列无约束优化方法中，属于直接法的是（ A ）。 A共轭方向法 C共轭梯度法B牛顿法 D变尺度法60在下列无约束优化方法中，（ C ）需要计

14、算Hessian矩阵。 Apowell法 C牛顿法 B.梯度法 D共轭梯度法61优化设计的自由度是指（ A ）。A 设计空间的维数 C 可选优化方法数B 所提目标函数数 D 所提约束条件数62对于求minF(X)受约束于gi(x) 0 (i=1,2,m)的约束优化设计问题，当取i0时，则约束极值点的库恩塔克条件为（ D ）。A F(X)=,其中i为拉格朗日乘子B F (X)= ,其中i为拉格朗日乘子C F(X)= ,其中i为拉格朗日乘子，q为该设计点X处的约束面数D F(X)= ,其中i为拉格朗日乘子，q为该设计点X处约束面数63. 对于函数F(x)=x12+2x22,从初始点x(0)=1，1

15、T出发，沿方向s(0)= -1，-2T进行一维搜索，最优步长因子为（ B ）。 A10/16 B5/9 C9/34 D1/264根据强度应力干涉理论，可以判定，当强度均值r大于应力均值s时，则零件可靠度R的值（ C ）。A小于0.5 B等于0.5 C大于0.5 D等于165函数在点处的梯度是（ C ）。 A B C D 66当零件材料的强度均值小于应力均值时,零件的平均安全系数为,失效概率为F,则（ A ）。 A 50% B 1,F50% C 1,F1,F0，则二次矩阵M是（ C ）（ E）。A三角矩阵 B负定矩阵 C正定矩阵 D非对称矩阵 E对称矩阵18设计体积500cm3的圆柱形包装盒,按

16、用料最省的原则要确定其高度H和直径D,其设计变量为（ A ）（ B ）（ E ）。 A重量 B直径 C,面积 D体积 E高度19正态分布中的标准差（ A ）（D ）。 A表征随机变量分布的离散程度 B表征随机变量分布的集中趋势 C决定正态分布曲线的位置 D决定正态分布曲线的形状E影响正态分布曲线的对称性20以下所举（B ）（ D ）（ E）为一维优化方法。A梯度法 B分数法 C最小二乘法D0.618法 E二次插值法21指数分布具有以下性质（ B ）（C ）（ D ）。A失效率为随机变量 B失效率为常数 C无记忆性 D平均寿命与失效率互为倒数E平均寿命与失效率成正比22优化设计的数学模型需要（

17、B）（ C ）（D ）。A变换矩阵 B设计约束 C目标函数D设计变量 E正态分布函数23运用数值迭代法要找到目标函数的极小值X*，关键要解决以下问题：（ B ）（ C）（ E ）A 确定非可行域 B确定迭代步长 C选定搜索方向D判断是否为最优点 E确定设计类型24只要满足以下（ A ）（ D）（ E）准则中之一，就可以以为目标函数f(X(k+1)已收敛于其极小值。A点距足够小 B可行点数足够小 C外点数足够小D函数下降量足够小 E函数梯度充分小25对寿命、强度、磨损时，都可以用威布尔分布来拟合。在应用该分布时，通常要考虑（ A ）（ C ）（ E）A形状参数 B材料强度 C尺度参数D维修度 E

18、位置参数26. 设原区间为 a, b则黄金分割法内分点的取点规则为（ B ）（ C ）A.a1a0.382(ab) B.a1a0.382(ba)C.a2a0.618(ba) D. a2a0.618(ab)E.a1b0.382(ab)27. 二次插值法在区间 a1,a3 内取内点a2，有以下取法（ A ）（ B）。A. B. C. D. E. 28. 以下对约束问题的最优值f(X*)叙述正确的是（A ）（ D ）。A.不定是目标函数的自然最小值 B.一定是目标函数的自然最小值C.是在约束条件限定下的最小值 D.是在约束条件限定的可行域内的最小值E.是目标函数可行域内的最小值29. 产品的可靠性由

19、（B）（ D ）组成。A.条件可靠性 B.固有可靠性 C.时间可靠性D.使用可靠性 E.功能可靠性30. 平均寿命的数学表达是指产品（ A）（ C）（ D ）。A.发生失效前的工作时间 B.发生失效后的工作时间C.两次相邻故障之间的工作时间 D.平均无故障工作时间E.产品工作到报废的时间31. 正态分布N（ ， ）中的均值（ B）（ D）。A.等于实验次数与概率之积 B决定了分布曲线的位置C.决定了曲线的形状 D.表征了随机变量分布的几种趋势E.表征了随机变量分布的离散程度4320.完整的规格化了的数学模型。包含以下内容：（ A ）（ C ）（ D）（ ）（ ）。A设计变量 B极值点 C目标函

20、数D约束函数 E收敛精度三、填空题1优化设计一般包括两部分内容，首先是建立 数学模型 ，然后是在特定约束条件下求目标函数的极值或最优值问题。20.618法是一种 等比例 缩短区间的直接搜索方法。3设计空间中的一个点就是一种 设计方案 。4加权因子对多目标优化中的各项指标可以起到提示作用，对于重要性为一般的指标，j可以取 1 。5对于 离散化设计变量 ，在优化设计过程中常是先把它视为连续设计变量，在求得优化结果后再进行圆整或标准化。6方向导数是函数在某点 沿指定方向 的变化率。7累积失效分布函数是在 区间内的非降函数。8正态分布表只有Z的正值时，可用(Z) 求得。9可靠性预测通过系统逻辑图，既反

21、映了零部件之间的 功能 关系，又为计算系统的可靠度提供数学模型。10函数F(x)= 3x12+x22- 2x1 x2+2在点(1，0)处的梯度为 (6,-2) 。11公式(K+1)X(K)(K)S(K)表示了数值迭代搜索法由K到点（K1）间的搜索情况，式中S(K)表示 搜索方向 ，(K)表示搜索步长。12对串联系统来说，系统失效率是各单元失效率之 积 。13凸规划的一个重要性质是，凸规划的任何局部极小解一定是 全局最优解 。14由于函数极值点的必要条件是函数在这一点的梯度值的模为 0 ，因此当迭代点的函数梯度的模已充分小时，则认为迭代可以终止。15可靠度的取值范围为 1=R=0 。16函数变化

22、率最大的方向是 梯度方向 ，函数变化率最大的数值是梯度的模。17某串联机电系统由N个子系统组成,各子系统的可靠度服从指数分布,且i个子系统的失效率为i,则该系统的平均寿命为 。18设备坐标系是一个定义在设备上的二维平面坐标系，它的定义域是 。19多元函数F(x)在x*处梯度F(x*) = 0是极值存在的 必要 条件。20优化设计一般包括两部分内容，首先是建立数据模型，然后是在特定约束条件下求 目标函数 的极值或最优值问题。21约束条件可以用数学等式或 不等式 来表示。22n元函数F(X)在X(K)的方向导数的最大值为 。23X的三维设计向量为X 。24当提高元件的可靠度受到限制的情况下，采用

23、并联 系统，可提高系统的可靠度。25传统设计和可靠性设计都是以零件的 安全或失效 作为研究依据。26在特征模型中,形状特征是其它特征的载体,非几何特征信息一般作为 属性域约束 附加在形状特征上。272/3表决系统中各子系统的可靠度为R，则该系统的可靠度为 。28已知最末一级8个子目标的重要系数分别为g10.09，g20.25， g30.16， g40.09 ，g50.0,4， g60.04， g70.0,8时，则 g8应为 0.25 。29 目标函数 是设计变量的标量函数。30约束条件可以用数学 等式 或不等式来表示。31当时，多元函数的变化率的值为 0 。32各种优化方法之间的主要差异是在构

24、造的 搜索方向 。33设有N个产品，从起始时刻到开始工作，到任意t时刻的失效数为n(t)，再过t时间以后，又失效n(t)个产品，则(t)约为 。34对目标系数评价时，使用 最末一级 子目标的加权系数。 3435一批产品从投入运行到发生失效的平均时间为 平均寿命 。36在单峰搜索区间a,b内,任取两个试算点a1,a2,若两点的函数值F(a1) F(a2),则缩小后的区间 a,b 。37当有两个设计变量时,目标函数与设计变量之间的关系是 二维空间 中的一个曲面。38进行功能元解的组合常用的方法是 形态综合学 。39可靠度是对产品可靠性的 概率 度量。40工程中的优化设计，首先是要将设计问题的物理模

25、型转换为 数学 模型。41最优化设计过程就是优选 设计变量 及目标函数达到最优值（极值）的过程。42对数正态分布是描述 不对称 随机变量的一种常用分布。43公式(K+1)X(K)(K)S(K)表示了数值迭代搜索法的K列点（K1）间的搜索情况，式中S(K)表示搜索方向，(K)表示 搜索方向 。44目标函数与设计变量所构成的当关系曲面上的等值线族在极值处，等值线会 聚成一点 。45产品设计方案中常用到两套基本参数，一类为 设计常量 ，另一类为设计变量。46设计空间是所有设计方案的集合，用符号 表示。47由于函数极值点的必要条件是函数在这一点的 梯度方向 的模为零，因此当迭代点的函数梯度的模已充分小

26、时，则认为迭代可以终止48函数的极小点并不是唯一的，优化问题总是期望能获得函数的 全域最小点 。49产品的可靠性由固有可靠性与 使用可靠性 两部分组成50只要将随机变量换成 ，对数正态分布就可以用类似正态分布方法进行计算。51组成并联系统的零件的可靠度与该并联系统的可靠度相比较， 并联系统 的可靠度高。52反求工程包括设计反求、工艺反求和 管理反求 等各个方面。53产品设计进程一般可分为产品规划、 原理方案设计 、技术设计、施工设计 四个阶段。54最优化设计的过程就是优选设计变量使目标函数达到 最优值 的过程。55 三次 设计是将产品的设计过程分为系统设计、参数设计、容差设计三个阶段。56产品

27、开发应遵循创新原则 、 可靠原则 、 效益原则、审核原则四个设计原则。57确定加权系数有两种方法：经验法和 计算法 。58在设计方案的评选中，最常用的评价方法包括评分法、技术经济法、 模糊评价法 和最优化方法。59代设计与传统设计之间具有 继承 关系和共存与突破关系。60 价值 工程包括三个基本要素，即价值 、功能、成本 。61解决问题的合理逻辑步骤是分析 、综合 、评价 、 决策 四个步骤。62 技术 系统的作业对象一般可分为物料 、能量 、信息三大类。63评价目标一般包括技术评价目标 、经济评价目标 、 社会评价目标 三方面的内容。64下降迭代算法中的三个要素是：搜索方向 、搜索步长 、

28、收敛准则 。65可靠度与累积失效概率的和为 1 。66UG结构分析报告是以 HTML 格式输出的。67在约束优化问题的建模中，约束条件欠缺会导致 所求解不满足设计要求 ，约束条件过多会导致所求的解并非最优解 。 68在无约束优化问题中，根据设计变量的多少，优化求优的搜索过程分为一维搜索和多维搜索，一维搜索方法有黄金分割法 、二次插值法和切线法等，多维搜索方法有坐标轮换法 、 最带下降法 、牛顿法和变尺度法等。69机械产品设计根据设计任务的不同一般可分为开发性设计，适应性设计和 变形设计 。70系统的可靠性设计包括 可靠性预测 和可靠性分配两部分内容。四、简答题1什么是模块化设计？是对产品进行市

29、场预测、功能分析的基础上，划分并设计出一系列通用的功能模块；根据用户的要求，对这些模块进行选择和组合，就可以构成不同功能或功能相同但性能不同、规格不同的产品。这种设计方法称为模块化设计。2等值线有哪些特点？不同值的等值线不相交；除极值点外，等值线在设计空间内不会中断；等值线反映了目标函数的变化规律，愈内层的等值线，其函数值愈小，其中心点为极值点；等值线间隔越密，表示该处函数变化率越大；极值点附近的等值线近似椭圆族，极值点为中心点。3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?结构离散时，选择单元的形状。一维问题，常用有杆单元、梁单元；二维问题，常用三角形单元、矩形单元；三维问题，常用四面体单元，平行六面体单元，曲面六面体单元等。4什么是反求工程？是针对消化吸收先进技术的一系列工作应考应用技术的组合,包括设计反求,工艺