《现代机械设计方法》试卷

1、一、简答题（共34分）简述总体与部分的分离原理。（5分）什么是负向参数？ （2分）冲突矩阵中的行列各是什么意义？ （3分）简述优化设计问题的设计可行域含义。（6分）得分阅卷人试设计车门高度。8分）四、若统计得到人的身高XN（1650,602）mn,希望碰头的概率小于1%,营八|瑚返五、某飞控系统由三通道并联组成，设单通道服从指数分布，故障率 得分阅卷人人=1x10-3/入，求系统工作lh的可*度。（7分）,简述函数梯度的性质。（4分）常用的产品可R性指标有哪些？（5分）试列举有限元分析中常用单元类型（至少5种）（5分）有限元求解中，力学模型的简化需耍注意哪些问题？ （4分）得分阅卷入二、填空题

2、（每题2分，共12分）1、内点法的初始点必须是.外点法的初始点可以是2、约束最优解的最优值 无约束最优解的最优值。梯度法中相邻迭代点的梯度是相互（）A共鲍的B正交的C平行的D重合的有限元分析中，对称结构是指几何形状、尺寸、和 对称于 某一直线或平面的结构。 如果过弹性体内的任一点的某一斜面上的切应力等于零，则该斜面上的正应力称为该点的.得分阅卷人有限元网格划分中，网格质量是指网格 的合理性。三、试用牛顿法求目标函数/（）=60 - 8呵- 2x2 +对+对点，设初始点）= 0 Of,求下一个迭代点.14分）得分阅卷人1-叙述发明创造原理中的“局部质量原理”内容。解决物理冲突的分离原理有哪几种方

3、法?何谓共貌梯度法？叙述其应用特点与缺点。何谓优化设计的数学模型？写出有约束优化设计数学模型的标准格式。何谓失效率与失效率函数？当运行时间t = 0时失效率为多少?得分阅卷人在有限元分析中，何谓半带宽？半带宽与什么因素有关?二、对于下图所示的问题，用有限元方法分析时，应采用什 么措施以提高分析的精度和效率？ （7分）得分 阅卷人 三、填空题(每空1分，共9分)1、平面三角形单元的刚度矩阵具有 和 和 等特点。2、外点法的惩罚因于是不断 的，当其趋向 时得到的就是最优点。3、内点法的惩罚因子是不断 的，当其趋向 时得到的就是最优点。可靠度R(t)与不可靠度F(t)之间的关系通常是()A. R(t

4、) + F(t) = 1：& R(t) - F(t) = 1 C. R(t) F(t) = 1。失效时间随机变量服从指数分布的产品，其失效率对于时间是下面哪种函数。()A.递增：B.常数C.递减四、有一边长为8cm的正方形铁皮，在四角剪去相同的小正方形，折 成一个无盖的盒子，确定剪去小正方形的边长为多少时能使铁盒的容 积最大。试求：建立该优化问题的数学模型；设收敛精度 = 0.5,初始搜索区间为a, b-0, 3,用0.618法进行两次区间缩短求解。(14分)得分阅卷人 五、由三个单元串联的系统，预测各单元失效率4=0.005(l/h),! =0.003(l/h),=0.001 (1/h),系

5、统工作时间为20h,要求系统可靠度为0.95,试按相对失效率法确定各单元可靠度。(15分).全国见习机械设计工程师资格认证考试“现代机械设计方法”试卷(笔试部分75分)2006年4月8日姓名准考证号一四五总分一、简答、填空(每空2分)题(37分)创新设计有几种形式，是什么？ (5分)企业开展创新设计的重要性是什么？ (5分) 体力是分布在物体的力，作用在物体的每一个质点上，如重力、运动物体的惯性力和磁力等。 如果过弹性体内的任一点的某一斜面上的切应力等于零，则该斜面上的正应力称为该点的。弹性力学从静力学、几何学和物理学三个方面对研究对象进行分析，推导出物体内应力分量与体力、面力分量之间的关系式

6、，称为方程，应变与位移之间的关系式称为方程，应变分量与应力分量之间的关系式称为方程。在有限元工程实际应用中，为减小解题规模的常用措施有什么。(5分)在机械可靠性设计中，分布是描述零件疲劳寿命的一种主要概率分布形式。可靠性指产品在规定的条件下，内完成的能力。9.某零件应力xl=aN (, 2) MPa，屈服强度 xs =a sN ( s ,”s 2) MPa，正态分布联结系数表达式为。并联系统的可靠度任何一个单元的可靠度。当产品失效率X(t)为常数入时，平均寿命。等于。二、最优化问题的数值迭代计算中，通常采用哪三种终止条件(准则)？(10分)minf(X )= x三、写出用外点法和用内点法求解X

7、 eDu RnD ：g )= X -1 - 0最优化问题的惩罚函数。(10分)四、某厂生产一个容积为8000cm3的平底、无盖的圆柱形容器，要求设计此容器、使之消耗原材料最少。试写 出这一优化问题的数学模型。(10分) 五、当要求系统的可靠度Rs = 0,9，选择3个复杂程度相似的元件串联工作时，每个元件的可靠度应为多少？(8分)见习机械设计工程师资格认证考试“现代机械设计方法”试卷(闭卷)见习机械设计工程师资格认证北京培训考试中心2005年9月姓名准考证号选择题：(每小题2分，共16分)设F (X)为二维连续可微函数，则在已知点处函数的梯度方向是。A.过该点与坐标轴垂直的方向B.过该点与坐标

8、系原点的边线方向C.过该点函数等值线的切线方向D.过该点函数等值线的法线方向若外点法惩罚函数表达式为饥X,M(k)=F(X)+M(k) (max gu(X),02，(gu(X)0),则当初点选在可行域内时， 惩罚项 M(k)(max gu(X),02，应为。A.正值 B.负值C.零D.无穷大平面应变问题中，垂直该平面方向的。A.应力为零，应变不为零B.应力不为零，应变为零C.应力、应变均为零D.应力、应变均不为零描述应力与应变关系的方程称为。A.平衡方程B 物理方程C.几何方程D.虚功方程只利用目标函数值(不用导数)的无约束代化方法是。A.共轭梯度法B. Powell法C.梯度法函数F(X)为

9、在区间20,30内有极小值的单峰函数，进行一维搜索时，取两点23和26，若F(23)F(26)，则缩 小后的区间为。A.20,26 B.20,23 C. 23,26 D. 26,30某批电子器件2000个，开始工作至100h内有50个损坏，求该批电子器件工作到100h的可靠度。A. 1950/2000 B. 1900/2000 C. 1850/2000D.其它8 .描述应变与位移关系的方程称为。A.平衡方程B.物理方程C.几何方程简述有限元法分析问题的基本步骤(10分)简述单刚矩阵集成总刚矩阵的方法（12分）请对各种优化方法（梯度法，牛顿法，坐标轮换法，Powell法，惩罚函数法）应用条件，方

10、法特点进行评价。（12 分）五、机械可靠性设计的主要特征是什么？ （5分）写出可靠度、不可靠度、失效概率密度函数的表达式（指出各符号含义）。并用图形表示可靠度、不可靠度 与失效概率密度函数之间的关系。（9分）七、用梯度法对函数F（X）=x12+4x22求极小点，取初始点x（0）=1,1T，只要求迭代一次，求出x（1）及 F（x（1）值。 （8分）八、100个产品工作到80h尚有80个能正常工作，到82h时有75个能正常工作，求失效率（80）。（3分）九、创新设计考题（开卷考试25分）为了将一桩子打入泥土中，人们常常采用尖头桩子，但这样一来会降低桩子的稳定性，使其容易偏离原来的 位置，试解决这一

11、工程矛盾。设计一种即便于拿取钥匙又安全可靠的新型钥匙链。 要求拷贝有关页面给出创新设计方案，并进行必要的说明（包括创新原理和技术矛盾）。一、填空题（每小题2分，共16分）1、 CAD的英文全称，它是利用计算机辅助设计师进行和 的设计与分析，以达到理想的目的或取得创新成果的一种技术。2、 产品结构和配置管理以 为底层支持，以 为其组织核心，把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来，实现产品数据的组织、管理和控制，并在一定目标或规则约束下向用户或应用系统提供产品 结构的。3、 CAD/CAM系统的软件分为三大类： 、和。4、 按自动化程度可以把数控编程分为和 两类。5、 专家系统（Expert

12、System）是一个智能化的计算机程序，它运用 和 步骤来解决只有才能解决的复杂问题。6、 实体造型系统现有两种通用技术：和。7、 产品数据管理PDM，英文全称，它是用来管理所有与产品相关信息（包括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等）和所有与相关过程（包括过程定义和管理）的技术。8、在三维几何建模系统中，一般常用三种建模方式： 、 和_ 二、单项选择题（每小题1分，共7分）1、 CAD设计资料的类型可以归结为数表和（）两大类。（a）文档（b）软件（c）初步设计（d）线图2、 创成式CAPP系统是以逻辑算法加决策表为其特征；而智能型CAPP系统则以（）为其特征。（a）人工干预（b

13、）存储与积累（c）综合分析（d）推理加知识3、 在计算机辅助工艺设计的步骤中，工艺路线和工序内容拟定阶段应该确定毛坯类型，其主要内容有（） 的选择、加工方法的选择和加工顺序的安排等项，这几项工作相互间紧密相关，应统筹考虑。（a）X时（b）刀具（c）机床（d）定位和夹紧方案4、网络化CAPP系统分为服务器端和（）。（a）终端（b）客户端（c）工作站端（d）其他5、CAM的广义概念包括的内容则多得多，除了包含CAM狭义定义所有内容外，它还包括制造活动中与（）有关的所有过程（加工、装配、检验、存贮、输送）的监视、控制和管理。（a）位置控制装置（b）硬件 （c）软件 （d）物流6、 数控装置中，存储器

14、分为固化存储器（ROM ）和（）。（a）随机存储器（RAM）（b）固定存储器（c）移动存储器（d）其他7、PDM系统的功能中，电子仓库（Vault）保存了管理数据的数据（元数据）以及指向描述产品的相关信息的（）和文件的指针。（a）物理地址（b）数据组合 （c）物理数据（d）逻辑数据三、多项选择题（每小题2分，共12分）1、CAD包括以下内容：（）。（a）优化设计（b）有限元分析（c）性能分析与计算机仿真（d）计算机辅助制造2、CAD系统的硬件由以下部分：（）组成。（a）计算机（b）外围设备（c）CPU（d）网络系统3、设计资料的处理和存储的基本方法有以下几种：（）。（a）公式化 （b）数组化 （c）数据文件（d）数据库4、特征造型的概念是广义的，包含16种典型特征，以下（）几种是典型特征。（a）形状特征（b）精度特征（c）管理特征（d）装配特征5、 CAPP有（）几种基本类型。（a）创成式CAPP系统 （b）检索式CAPP系统 （c）派生式CAPP系统（d）机械式CAPP系统6、CAPP是通过向计算机输入被加工零件的几何信息和工艺信息，由计算机