现代设计方法试卷1及答案

现代设计方法试卷1及答案一、单项选择题属于无约束优化问题求解算法中的直接法是(C)梯度法B.牛顿法 C.POWELL法 D.变尺度法按类型划分，惩罚函数法属于(D)A.一维优化方法 B.无约束优化方法C.直接法 D.约束优化方法对于只含有不等式约束的优化问题，满足每一个设计约束的设计点，称为(D)A.边界点B.非可行点C.外点 D.内点4•坐标轮换法以 为搜索方向。(C)A.梯度方向 B.共轭方向 C.坐标轴方向 D.负梯度方向—个多元函数F(X)在点X*附近偏导数连续，则该点为极小值点的充分条件是(B)A.▽F(X*)=0 B.▽F (X*) =0,H (X*)正定C.H(X*)=0 D.▽F (X*) =0,H (X*)负定在有限元分析中，将构件分割成单元的方法称之为(C)A.有限化A.有限化B.单元化平面问题的弹性矩阵与材料的(A.弹性模量有关，泊松比无关C.弹性模量和泊松比都无关C.网格化 D.分割化D)弹性模量无关，泊松比有关D.弹性模量和泊松比都有关8•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n等效概率为F,则(A)A.n<1，F>50% B.n>1，F>50%n<1，F<50%n>1，F<50%n<1，F<50%n>1，F<50%串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.威布分布抽取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）A.0.006B.0.004C.0.01 D.0.12二、填空题11•单元刚度矩阵具有对称性、分块 性和奇异性。12•机电产品零件失效曲线分为三个区域，分别为：早期失效区域、正常工作区域和功能失效区域。函数F（x）=3x2+x2-2xx+2在点（1,0）处的梯度为[6,-2]t1212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。—批产品从投入运行到发生失效的平均时间称为平均寿命。可靠度是对产品可靠性的 概率度量。设某系统由10个零件串连组成，每个零件的可靠度均为0.95，系统的可靠度为0.599。根据处理约束条件的方式不同，求解约束优化问题的方法分为直接法和间接法。根据是否满足约束条件可以将设计点分为：可行点和不可行点 。利用目标函数的一阶导数或二阶导数信息构成搜索方向的方法称为 导数法。三、名词解释（定义）可靠度：指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率，用R表示。（定义）失效率：又称故障率，产品工作t时刻时尚未失效（或故障）的产品，在该时刻t以后的下一个单位时间内发生失效（或故障）的概率。可靠性:表示产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概率。系统论:以系统为对象，考察和研究其整体与部分之间相互作用和相互制约的关系。并采用最优化方法求得系统的最佳结果。串联系统：构成一个系统的n个元件中，只要有一个元件失效该系统就失效，则这种系统就称为串联系统。串联系统的可靠度与串联元件的数量及各元件的可靠度有关。形函数：反映了单元的位移状态，是坐标的函数，一般称之为形状函数，简称形函数。形函数在各单元节点上的值，具有“本点是1、它点为零”的性质。四、简答题24、 什么是整体有限元方程式及其各参数含义？即整体结构的结点力与节点位移之间的关系：{F}=[K]{q},{F}为整体总节点载荷列阵，{K}为整体结构的刚度矩阵或称总刚度矩阵，{q}是整体结构的所有节点的位移列阵。25、 （定义）绿色技术就是最大限度地节约资源和能源，减少环境污染，有利于人类生存而是用的各种现代技术、工艺和方法的总称。绿色设计和绿色制造是绿色技术的核心内容。26、 提高机械系统结构的动刚度措施：1）提高机械系统结构的静刚度，2）提高固有频率，3）增加结构阻尼。26.简述在处理总体刚度矩阵时引入竖带矩阵的可能性与必要性。其带宽如何计（1）可能性：稀疏性及带宽性；（2）必然性：减少内存；（3） NB=（相邻节点总码的最大差值+1）X节点的自由度数。有限元分析过程中，划分单元时如何确定单元尺寸？（1） 单元尺寸的概念包括两个方面：一方面是单元本身的大小，另一方面指单元内自身几个尺寸之间的比率；（2） 单元本身尺寸小，所得到的精度高，但所需的计算量大。为了减少计算量有时对一个结构要用不同尺寸的单元离散；（3） 一个单元中最大与最小的尺寸要尽量接近。30.简述现代设计技术的特点（1）设计范畴扩展化、设计手段计算机化、设计过程并行化、设计过程智能化设计手段拟实化、分析手段精确化；（2）多种手段综合应用，强调设计的逻辑性和系统性、动态多变量优化、强调产品环保性和宜人性；（3）强调用户的参与、强调设计阶段质量控制、设计制造一体化、产品全寿命周期最优化。有三个可靠度均为0.9的子系统组成的并联系统，比较纯并联及2/3系统的可靠度。解：纯并联系统：R二1—（1—0.9）3二1-0.13二0.999s2/3系统：R二3x0.92—2x0.93二0.972S可以看出，r-out-of-n系统的可靠度比纯并联系统要低一些。六、综合分析题一矩形平面，用三角形单元划分为两个单元，总体结点编码如图所示，试写出单元刚度矩阵及总体刚度矩阵。解：单元矩阵为：Ik]=IkL1Ik Ik]=2Ik]=IkL1Ik Ik]=234e=1KKK111213KKK212223KKK313233」KKK111213KKK212223KKK313233KKK414243总体刚度矩阵为：3x3子块K一14K24K34K「Ik]+Ik1

11Ik]11Ik]+k1

31Ik]2131IK]1IK]1+