2022年《现代设计方法》复习资料

1、精选学习资料 - - - 欢迎下载现代设计方法课程考前复习资料1.什么为优化设计？简述优化设计的分类；答：优化设计亦称为最优化设计,它为以数学规划理论为基础,以电子运算机为帮助工具的一种设计方法宏观世界第一将设计按规定的格式建立数学模型,并挑选合适的优化方法,挑选或编制运算机程序,然后通过电子运算机运算自动获得最优化设计方案；优化方法大体上可分为两类：（ 1运算目标函数值,比较目标函数值,并以之作为抚今迭代.收敛依据的方法；（ 2变量函数极值理论为甚础利用目标函数的以性态,并以之作为寻优.迭代收敛依据的方法；2 简述求总体刚度矩阵的方法？答：求总体刚度矩阵的方法主要有两种：一种为直接依据总体刚

2、度系数的定义分别求出它们,从而写出总体刚度矩阵：另一种为分别先求出各单元的刚度矩阵,依据叠加的原理,然后利用集成的方法求出总体刚度矩阵；3 在有限元分析中,为什么要采纳半带储备？答：（ 1）单元尺寸越小,单元数越多,分析运算精度越高单元数越多,总体刚度矩阵的阶数越高,所需运算的内存量和运算量越大； （ 2）总体刚度矩阵具有对称性.稀疏性.奇特性以及非零元素带形颁布的规律； （ 3）只储备主对角线元素以上三角矩阵中宽为 nb 的斜带形区内的元素,可以大大减小所需内存量；4 牢靠性工程领域主要包括哪几个方面的内容？答：牢靠性工程领域主要包括以下三方面的内容：1计；它包括了设计方案的分析.对比与评判

3、, 必要时也包括牢靠性试验.生产制造中的质量掌握设计及使用修理规程的设计等；2 分析；它主要为失效分析,也包括必要的牢靠性试验和故障分析；这方面的工作为牢靠性设计供应依据,也为重大事故供应科学的责任分析报告；3 数学；这为数理统计方法在开展牢靠性工程上进展起来的一个数学分支；5 机械cad支撑软件从功能上可分为哪三类？详细包括哪些软件？答：机械cad支撑软件从功能上可分三类： 第一类解决几何图形设计问题；其次类解决工程分析与运算问题；第三类解决文档写作与生成问题；详细包括：基本图形资源软件；二维绘图软件；几何造型软件；工程分析及运算软件；文档制作软件；6 简述多维空间的一维搜寻最优化方法？答：

4、多维空间的最优化方法,一精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载般遵循这样一种基本形式：从一个初始点x0 动身,按肯定规定律确定一个搜寻 s0,然后在搜寻s0 上搜寻到目标函数的微小点x1 ；接着双以x1 为新的出了点,确定一个搜寻s1,再在s1方向上搜寻到目标的微小点 x2 ,作为下一次迭代的出了点；如此重复上述过程,直到把目标函数调整到最优值 f（x ）为止；7 简述用有限元法求解问题的步骤？答：对整个结构进行简化,将其分割成如干个单元,单元间彼此通过节点相连；（1）刚度矩阵；体刚度矩阵并写出总体平稳方程；（ 3）承条件,求出每个节点的位移； （4）单元内的应力和应变；8 常用的牢靠

5、度安排方法有哪三种？各自的安排原就为什么？答：（ 1）等同安排法：它依据系统中各单元（子系统或零部件）的牢靠度均相等的原就进行安排； （ 2）加权安排法：把各子系统在整体系统中的重要度以及各子系统的复杂度作为权重来安排牢靠度； （3）最优安排法：全面考虑各种因素的影响,采纳优化方法安排牢靠度； 9 简述故障树分析的步骤？答：故障树也叫失效树分析,简称fta ,为系统牢靠性的有力工具,故障树分析的步骤： （ 1）悉系统的基础上,建立故障树；（ 2 分析,识别系统的薄弱环节；（ 3）分析,对系统的牢靠性作出评判；10 何谓软件工程？一套软件的生存周期大致可分为几个阶段？答：软件工程就为采纳工程化的

6、方法进行软件开了,为为了防止“软件危机”面了展起来的技术；一套软件系统人研制开头互最终废弃,整个生存周期大致可划分为以下几个阶段：需求分析和可行性讨论阶段.系统和系统结构设计阶段.程序设计及阶段.软件测试阶段.使用与爱护阶段；11 什么为复合形法？简述其主要特点？ 答：复合形法为在单纯形法的基础上修改而成的；其优化过程为在可行域内选 k 个设计点,作为初始复合形的顶点,构成一个多面体,然后对多面体各顶点的函数逐个进行比较,电影票函数值最大的为坏点,依据肯定规章去掉坏点面代以新点,构成一个新的多面体；依次步骤重复多次,使复合形的位置逐步调向邻近最优点,最终以顶点中目标函数值最小的点,作为近似最优

7、点而得解；复合形法由于在迭代运算中不必运算目标函数的导数,也不用一维搜寻,所以程序结构比较简洁,适用性较广；对设计变量增加,维数高或约束条件多的优化问题,为了得到较好的新顶点,往往要向中心点多次收缩,国而运算效率显著降低；12 平面刚架与一维结构相比有哪些特点？答：平面刚架比一维结构要些,主要表现在： （1）不再只为轴向位移,对于一根平面杆件的两个端点,除轴向位移处,仍有垂直于轴向的横向公位移和角位移；选定杆的端点为节点,每个节点的位移重量由一个增加到三个；（ 2）件组成,各杆件的取向精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载不同；将每个杆件看成为一个单元,各单元的轴线方向不再相同；13

8、简述牢靠性设计的统计指标？答：牢靠性的统计指标包括；（ 1）和累积失效频率； （2）数和累积失效密度；（3）效密度和瞬时失效密度； （4）率和失效率函数；（ 5）与牢靠寿命；14 简述“窗口”和“视区”的定义及它们之间的匹配？答：窗口的在用户坐标系中定义的确定显示内容的一个矩形区域,只有在这个区域内的图形才能在设备坐标系中,而窗口外的部分就被载掉；视区为在设备坐标系中定义的一个矩形区域,用于输出窗口中的图形；视区打算了窗口中图形要显示与屏幕上的位置和大小；窗口和视区的匹配就为将两个矩形区域的点按相对位置一一对应起来；15 简述在优化设计的过程中,建立数学模型的步骤？答：建立数学模型为优化设计过

9、程中特别重要的一步,建立数学模型的三个基本步骤如下： （ 1）定的未知变量（设计或决策变量）,并用代数符号表 示它们；（ 2）标或判别标准,并将其表示为要最大化或最小化的函数；（ 3）题的约束或限制,并将它们表示成未知变量的线性或非线性的等式或不等式组；16 简述由整体坐标系单元刚度矩阵的子矩阵集成刚度矩阵的步骤？答：（ 1）对一个有 n 个节点的结构, 将刚度矩阵k 划分成 n 乘 n 个子区间,然后按节点总码的次序进行编码；（ 2）将整个坐标系中单元刚度矩阵的各 子矩阵,依据其下标的两个总码对号入座,写在总体刚度矩阵相应的子区间内；（3）间内的子矩阵相加,成为总体矩阵中相应的子矩阵；17

10、在有限元分析时,如何处理对称结构？当结构的几何开关.尺寸.载荷和约束条件对称于某一平面（对平面问题对称于某始终线索,其结构内部的应力及位移必定也对称于该平面（线）,就称之为对称结构；讨论对称结构时,可沿对称面（线）将其切开,只讨论它的一半；如结构有两个相互垂直的对称面（线）时,可只讨论其四分之一；18 与传统设计方法相比,牢靠性设计有哪些特点？答：（ 1）方法为将安全系数作为衡量安全与否的指标,但安全系数的大小并没有同牢靠度直接挂钩,这就有很大的盲目性；牢靠性设计与之不同, 它强调在设计阶段就把牢靠度直接引进到零件中,即由设计直接打算固有的牢靠度；2 计为把设计变量视为确定性的单值变量并通过确

11、定性的函数进行运算, 面牢靠性设计就把设计变量视为随机变量并运用随机方法对设计变量进行 描述和运算； 3 性设计中,由于应力和强度都随机变量,所以判定一个零件为不否安全牢靠,就以强度大于应力的概率大小来表示,这就为牢靠度指标；4 计与牢靠性设计都为以零件的安全或失效作为讨论内容,因此,两者之精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载间有着亲密的联系； 牢靠性设计为传统设计的延长与了展,在某种意义上,也可以认为牢靠性设计只为在传统设计的方法上把设计变量视为随机变量,并通过随机变量运算法就进行运算而已；19 与文件系统相比, 数据库系统的主要特点有哪些？答：1数据共享, 削减了数据冗余； 2

12、据储备的结构化；3 了数据的独立性；4数据的爱护；20 优化方法一般需要考虑的因素有哪些？答：数学模型的类型,如有约束或无约束,为连续变量或为离散变量,函数为非线性仍为全为线性的等；数学模型的规模,即设计变量的维数和约束条件数的多少；模型中函数的性质,如为否连续,一阶和二阶导数为否存在等；优化算法为否有现成的运算机程序,明白它的语言类型.编程质量.所适用的机器类型等；明白算法的基本结构.解题的牢靠性.运算稳固性等一些性能； 程序的界面性,即使用的简易性及输入.输出说明的清晰程度等；21 刚度矩阵的特性？答：对称性,总体刚度矩阵具有对称性,这样一来在运算机中只需要储备它的上三角部分；奇特性, 其

13、物理意义仍在无约束的情形下,整个结构可做刚体运动；稀疏性, 刚度矩阵中有很多零子,且非零子矩阵中仍有大量的零元素,这种矩阵称为稀疏矩阵,大型结构的总体刚度矩阵都为稀疏矩阵；22 元分析过程中,结构离散化时如何打算单元尺寸？答：单元尺寸的概念有两个方面：一为单元本身的大小,另一方面指单元内自身几个尺寸之间的比率；单元本身尺寸小,所得到精度高,但为所需的运算量大,为削减运算量,有时对一个结构要用不同尺寸的单元离散；一个单元中最大与最小的尺寸要尽量接近；23 牢靠性与牢靠度的区分与联系？答：牢靠性为指产品在规定的时间内,在规定的条件下,完成规定功能的才能；牢靠度为指产品在规定的时间内,在规定的条件下

14、,完成规定功能的概率；明显,牢靠度为对产品牢靠性的概率度量；24 为数据库系统的数据模型？简述其三种常用类型？答：数据模型为指数据库内部数据的组织方式,描述了数据之间的各种首级,也为数据高度结构化的的表现；宏观世界为数据库的核心和基础,每一种数据库治理系统都为基于某种数据模型的； 最常用的数据模型有三种： 层次型. 网络型和关系型； 层次型为指记录间为树型的组织结构, 表达记录间的“一对多”的关系；网络型为指事物之间为网络的组织结构,表达事物间的“多对多”的关系；关系型为以集合上的“关系”的概念为基础,为把信息集合定义为一张二维表的组织结构；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载25

15、为优化设计结果的灵敏度分析？有何作用？答：所谓优化结果的灵敏度分析,为指当取得最优设计方案时,分析由于约束或设计变量发生某些变化面对最优解造成的影响；它的作用包括：1 找出最灵敏因素,假如能转变一些可控变量的数据,讨论它对最优解产生的影响；如对给定参数作微小的变化,而对最优解产生相当大的有利作用,就这个参数就为最灵敏因素；2 供与讨论对象的改进和补充有关的有介值的信息,以便改进所讨论的数学模型； 3弄清晰讨论对象对这个系统中那些不行控参数或变量变化所起的作用；26 么在三你形单元中采纳线性位移模式？答：1 三角形单元有六个自由度,所选的位移模式中也有六个称为位移参数a 的待定系数, 这样只需用

16、三个节点的六个位移重量就可以完全确定它们；2位移模式应当与局部坐标系的方位无关,这样,多项式中有x 的项,就必需有对称的y 项； 3 采纳线性函数作位移模式,求解过程将大大简化；27 为 3法就？答：现有手册中给出的材料强度数据往往为一个范畴,我们在摘引这些数据以供牢靠性设计使用时,必需加以改造；由于这些数据为经过长期大量测试得到的,可以它们听从正态分布,因此,我们手册中所给的数据范畴掩盖了该随机变量的正负3,即 6 倍的标准差,这一假设称为3法就； 从正态分布得知,对应正负3范畴的牢靠度已为0.9973；28 为 cad技术？ cad技术有何主要特点？答： cad为运算机帮助设计的英文缩写,

17、已经成为一个世界性的通用的专业词汇；它为指人们在运算机软硬件的帮助下对产品或工程进行高.绘图.分析运算.修改和编写技术文件以及显示输出的一种设计方法；它的主要特点有： 1 制图速度快,削减手工绘图的时间,提高了工作效率； 2 力样格式统一,质量高,促进设计工作规范化.系列化和标准化； 3 提高分析运算速度,能够解决复杂的设计运算问题； 4 易于技术资料的储存及查找,修改设计快,缩短了产品的设计周期； 5 设计时可预估产品的性能；29 罚函数的函数形式不同,可分为内点法.外点法和法三种？答：内点法为指导新目标函数定义于可行域内,因此其初始点和后面产生的迭代点序列也必定在可行域内；这种方法为求解不

18、等式约束最优化问题的一种特别有效的方法,但不能处理等式约束；外点法的基本思想为将罚函数定义于约束可行域之外,且求解无约束问题搜寻点为从可行域处部逐步靠近原目标函数的约束最优解；混合法把内点法.外点法结合起来,解决既有不等式约束又有等式约束的优化设计问题很有效；30 元的前处理技术有哪些工作？答：前处理程序的功能主要包括： 设计人员利用 cad 软件对简化的零件或精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载结构进行设计后,在确定结构中各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络.单元和节点的自动优化编码实现带宽最小和和节点坐标值的确定等；同

19、时,仍可以使用图形有系统显示单元分割的情形,检查单元分割的合理性,这项工作可采纳人机对话的方式进行,有些加密和有限元模型的尺寸优化；31 行有限元分析时,什么情形下适合挑选一维.二维和三维单元？答： 1当几何开关.材料性质及其他参数能用一个坐标描述时,选用一维单元 2 当几何开关. 材料性质及其他参数需要用两个相互独立的坐标描述,选用二维单元；最常用的二维单元为三角形单元；3当几何开关.材料性质及其他参数需要用三个相互独立的坐标描述,选用三维单元；最基本的三维单元为四周体或六面体；32 度应力干涉理论中“强度”和应力的含义,试举例说明？答：应力表示导致失效的任何因素；而强度表示阻挡失效发生的任

20、何因素； 强度和就为一对冲突的两个方面,它们具有相同的量纲；例如, 在解决杆.梁或轴的尺寸的牢靠性设计中, “强度” 就为指材料的强度, 应力就为指零件危急断面上的应力,但在解决压杆稳固性的牢靠性设计中,“强度” 就指的为判定压杆为否失稳的 “临界压力”,而应力就指压杆所受的工作核动力；33 数据库系统的定义为什么？答：数据库系统为在文件系统的基础上进展起来的一门新型数据治理技术,它为“为满意某一组织中多个用户的多种需要,在运算机系统上依据肯定的数据模型组织. 储备和使用的相互关联的数据集合”,由一系列各种组织形式的数据文件组合；33 什么为强度应力干涉理论？答：在牢靠性设计中,由于强度r 和

21、应力 s 都为随机变量,因此,一个零件为否安全牢靠,就以强度大于应力的概率大小来判定；这一准就可表示为 rr=pr 小于 s大于等于 r ,其中, r 为设计要求的牢靠度,需要强调的为,强度r 应力 s 都有广泛的含义应力为指,导致失效的任何因素,而强度为指,防止失效发生的任何因素；34 系统从软件上可分类哪几类？其作用分别为什么？答： 1系统软件,系统软件为直接协作硬件工作,并对其他软件起着支撑作用,主要为操作系统和各种运算机语言；2 支撑软件, cad支撑软件为指在cad系统中,支撑用户进行cad工作的通用性功能软件；3 专用应用软件,专用应用软件为特地为适应用户特定条件需要而开发的软件；

22、35 为 powell 法？简述 powell法的基本步骤？答： powell法为在下降迭代运算中只需要运算和比较目标函数值的大小,精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载运算偏的方法,为以共方向作为搜寻方向的算法；1）给定初始点.收敛精度.及各坐标方向的单位矢量；2）进行第一轮搜寻,构成第一个共轭方向；3）进行其次轮搜寻,构成其次个共轭方向；4）以后每一轮搜寻, 均以新取得的共轭方向替代上一轮搜寻的头一个坐标方向；36 限元法中,单元刚度矩阵为会么要进行坐标转换？在推导单元刚度矩阵时,采纳的为局部坐标系；但在讨论刚架或桁架时,由于各杆的取向不同,存在着苦干个局部坐标系,给整体分析带来了

23、麻烦；为了便于进行整体分析,要求整个结构的全部杆件都采纳同一个公共坐标系, 称为整体坐标系；由于单元刚度矩阵为在局部坐标系中得到的,因此进行了坐标转换,将在局部坐标系中的单元刚度矩阵转换成整体坐标系中的单元刚度矩阵；简述平均寿命的定义及几何意义；平均寿命为指一批产品从投入运行到发生失效的时间；平均寿命的几何意义为：牢靠度曲线与时间轴所夹的面积；37 杂系统牢靠性猜测的方法？答：1）等效功能图法； 即把系统中的某一部分看作一人串联或并联子系统,而整个复杂系统就为成了由这些子系统构成的基本模型,这样就可以分别 运算出各子系统的牢靠度,最终运算出整个系统的牢靠度；2）布尔真值表法； 对等效功能图法不

24、适用的复杂系统,可以用布尔真值表法；该方法为将每个元件的两种状态列成无休止值表的形式；然后运算；38 直线段裁剪 cohen-sutherland算法的步骤和编码方法？答：cohen-sutherland 算法亦称为编码裁剪法；该算法基于下述考虑：每一线段或者整个位于窗口内部,或者能够被窗口分割而使其中的一部分能很快地被舍弃；因此,该算法分为两步：第一步先确定一条线段为否位于整个窗口内部,如不为,刚确定该线段为否整个窗口的外部,叵为刚舍弃；其次步,假如第一步的判定均不成立, 那么就通过窗口边界所在的直线将线段分成两部分；再对每一部分进行第一步的测试；在详细实现该算法中,需要把窗口边界延长,氢平

25、面分成 9 个区,每个区用4 位二进制代码表示,4 位代码的意义如下（从右 到左）：第一位：假如端点在窗口左边界的左侧,就1,否就为 0；其次位：假如端点在窗口边界的右侧就1,否就为 0；第三位： 假如端点在窗口下边 界的下侧就1,否就为 0；第四位,假如端点在窗口上边界的上侧就1,否就为 0；39 为梯度法？它有何特点？答：梯度法又称最速下降法,它为采纳使目标函数值下降最快的负梯度方精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载向作为搜寻方向,来求目标函数的微小值；梯度法的特点有：1）其迭代计算比较简洁,只需求一阶偏导数,所占用的储备单元少,对初始点的要求不高； 2）梯度法在接近微小点位置时

26、收敛速度很慢,只有当目标函数的等值线为同心圆时,任一点处的负梯度才为全域的最速下降方向；3）梯度法开头时走的步长很大,接近微小点时走的步长很小,通常将梯度法与其他方法与其他方法协作使用,开头用梯度法,以后采纳其他更有效的方法；40 刚架结构进行分析时,如何处理非节点载荷？答：在对刚架结构进行分析时,应当进行载荷的移置,将作用在单元非节点上的载荷移置到节点上,以建立总体平稳方程；处理非节点载荷一般可以在整体坐标系中,其过程包括：将杆单元各自看成为一根两端都固定的梁, 各自求出两个固定端的约束反力；然后, 钭各固定端的约束反力变号,按节点进行集成,获得各节点的等效载荷；41 为正态分布？什么为标准

27、正态分布？答：正态分布为牢靠性设计中常常使用的概率分布,均值或数学期望表征随机变量分布的集中趋势,打算正态分布曲线的位置,标准差表征随机变量分布的离散程度,打算正态分布曲线的外形；正态分布曲线真有连续性.对称性.,其曲线与横坐轴间围成的总面积恒等于1；定义均值为0.标准差为 1 的正态分布, 即为标准正态分布；42r/n表决系统的定义和与其他系统的关系？答：在 n 个零件组成的并联系 统中,n 个零件都参与工作, 但其中要有 r 个以及的零件正常工作 （ 1<r<n）,系统才能正常工作, 这种系统称为r/n 表愉系统； 明显, 它属于一种广义的 工作冗余系统；当r=1 时,就为工作

28、冗余系统；当r=n 时,为串联系统；43梯度法的迭代步骤为：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载1（ 1）：给定迭代的初始点0 ,答应误差,置 k=0；（2：运算迭代点的梯精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载度f k 各方向s kf k f k 精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载（ 3：检验为为否满意,如满意就停止迭代,否就进行下一步运算；（ 4：运算最优步长因子；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载（ 5：迭代运算x k 1x k k k f xk 精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载（ 6 令 k=k+1 转下一步运算；f x真题简答题精

29、品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载44.体素构造法（csg）的基本思想为什么？需要储备的几何模型信息有那些？答：体素构造法（csg）的基本思想为：各种各样外形的几荷形体都可以由如干单元形体,经过有限次外形拼合运算构建得到；需要储备的几何模型信息为：全部的基本形体的类型.参数和所采纳精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载的拼合运算过程；45.为什么选用共轭方向作为搜寻方向可以取得良好的成效？答：选用共轭方向作为搜寻方向可以取得良好和成效主要为由共轭方向的性质所定；共轭方向的性质为：对于n 维正定二次型函数国,从任意初始点动身,依次沿着与矩阵a 为共轭的 n 个线性无关的方向进行

30、一维搜寻,就能在第n 步或n 步以前达到微小点；46.在现有的有限元分析程序中,其前处理程序一般包含那些主要功能？ 答：单元的自动分割生成网格；单元的节点的看上去优化编码实现带宽最小；各节点坐标值的确定；可以使用图形系统显示单元分割情形；检查单元分割的合理性；局部网格的自适应加密；47.平均寿命？与牢靠度之间有何关系？答：平均寿命指一批产品从投入运行到发生失效的平均工作时间;平均寿命t 与牢靠度 rt 之间的关系为： t= 错误 . 未找到引用源；48.简述消隐处理中的z 向深度缓冲算法的基本原理？答：该算法采纳帧区存放像素值,采纳一个与屏幕对应的深度信息缓冲存 储器,记录像素所显示的空间点的

31、z 坐标；对景物中的每个多边形找到当多边形投影到屏幕时位于多边内或边界上的全部像素点；对每一个像素, 在（ x、y ）处运算多边形的深度z,并与缓冲区相应单元的现行值相比较,假如 z 值大于 z 缓冲区中的现行值, 就用z 值更新 z 缓冲区的对应值, 同时将（ x、y ）处的多边形的明暗写入帧缓冲区中的对应于该屏幕像素的单元中；当全部多边形处理完毕后在帧缓冲区中保留的就为已经消隐过和最终结果；49.cad技术在机械工业中的应用主要有那几个方面？答：二维绘图；图形及符号库；参数化绘图；三维造型；工程分析；设计文档和报表生成； 50.特点造型为如何定义的？答：特点为指能反映零件特点的.可按肯定原就分类的.具有相对独立意义的典型结构外形；基于特点的造型称为特点造型；基于特点的造型为把特点作为产品零件定义的基本单元,将产品描述为特点的集合,包括外形特点.精度特点.材料特点和其他工艺特点,从而为工艺设计和制造过程的各个环节供应充分的信息；51.什么为 3 错误. 未找到引用源； 法就？已知手册上给出的16mn的抗拉强度为 11001200mpa,试利用3 错误 . 未找到引用源； 法就确定该材料抗拉强度的均值和标准差；答：在进行牢靠性运算时,引用手册上的数据,可以认为它们听从正态分布,手册上所给数据范畴掩盖