现代设计方法模拟试题

现代设计方法模拟试卷一、单项选择题(本大题共20小题。每小题1分。共20分)1．CAD一词已经成为世界通用的名词，它是指()A.计算机辅助工程 B.计算机辅助设计C.计算机辅助制造 D.计算机辅助工艺规程设计实验测试了自变量为3，4，5，6，7，8时的函数值，现要用抛物线插值法计算5.8处的函数值，选择下列哪组自变量及其对应的函数值进行插值计算较为合理()A. 3，4，5 B. 4，5，6 C.5，6，7 D. 6，7，8设备坐标系的维数一般为()A. 一维 B.二维 C三维 D.四维4•将平面图形沿X方向平移10个单位，沿Y方向平移15个单位，其坐标变换矩阵为()「100_-100「-100「「1000「A.010B.010C.0150D.015010151三维几何实体的实现模式中，有一种方法其基本思想是：几何实体都是由若干边界外表面包容而成的，通过定义和全面存储这些边界外表面信息就可以建立实体几何模型，该方法是()A.CSG法 B.B-rep法 C.光线投影法 D.扫描表示法若函数F(x)在D1上具有连续二阶导数(D是D1内部的凸集)，则F(x)为D上的凸函数的充分必要条件是F(x)的Hessian矩阵()A.半正定B.正定 C.半负定D.负定TOC\o"1-5"\h\z7•编码裁剪法(Cohen-Sutherland法)中，某点在窗口右方，则其代码应为( )A.0001B.0010C.0100D.1000在单峰搜索区间[XdlgVXg)内，取一点x2，用二次插值法计算得x4(在伙严3]内)，若x2>x4,并且其函数值F(x4)<F(x2)，则取新区间为( )A.[x4,x3] B.[x2,x3] C.[x1,x2] D.[x1,x4]多元函数F(X)在点X*附近偏导数连续，F(X*)=0且H(X*)正定，则该点为F(X)的( )A.极小值点 B.极大值点C.鞍点D.不连续点10.目标函数F(x)txj+x；—X]X2，具有等式约束，其等式约束条件为h(x)=X]+x2-1=0,则目标函数的极小值为()A.A.1B.0.5 C.0.25 D.0.1A.A.F=-100KNyiF=-50KNyjFyk=0ykB.F=-80KNF=-70KNFyk=0yiyjykC.F=-70KNF=-80KNF=0yiyjykD.F=-50KNF=-100KNF=0图示三角形单元非节点载荷的节点等效载荷为()yi yj yk刚架杆单元与平面三角形单元( )A.单元刚度矩阵阶数不同 B.局部坐标系的维数不同13．采用杆单元进行平面刚架有限元分析，杆单元的一端具有（）A.两个自由度B.三个自由度C.四个自由度D.六个自由度14．某刚架单元两节点局部码为1和2，对应的总体编码为,4和3，则局部座标系下的单元刚度系数kl2在总体刚度矩阵中的位置为（）A.第1行第2列B.第4行第3列C.第4行第6列D.第10行第11列15.若把平面应力问题的单元刚度矩阵改为平面应变问题的单元刚度矩阵只需将（）A.E换成E/（1屮2）,卩换成"（1屮2）B.E换成E/（1屮2）,卩换成"（1屮）C.E换成E/（1屮）,卩换成"（1屮2）D.E换成E/（1屮）,卩换成"（1屮若产品的平均寿命等于失效率的倒数则产品的寿命服从（ ）A.正态分布 B.泊松分布 C.指数分布 D.二项分布零件的强度和应力均服从正态分布，即N（卩q）；N（卩Q）,且知卩沖，当g增大时，零件rrssrsr的可靠度（）A.降低 B.提高 C.不变 D.无法确定当系统中任何一个零件发生故障都会导致整个系统失效,该系统是（）A.串联系统 B.冗余系统 C.表决系统 D.非工作冗余系统并联系统的可靠度比组成该系统的零件的可靠度（）A.底 B.高 C.相等 D.不确定任选N0个产品，在规定的条件下进行可靠性实验。记录了对应时间间隔t〜t+At的产品失效数△%（»；t时刻的累积失效数Nf（t）；和仍正常工作的产品数Ns（t）。拟计算t时刻的累计失效频率F（t）,其计算式为（ ）AN（t）cN（t） AN（t） AN（t）A.—f B.» C.fD. aN0 N0 N0At [N0-Nf（t）]At二、多项选择题（本大题共5小题。每小题2分.共10分）21•下列设备属于CAD的输入设备的，有（）A.显示器 B.扫描仪 C.键盘 D.绘图仪 E.光笔通过矩形窗口与矩形视区的匹配，可以实现图形的（）A.放大 B.缩小 C.锗切 D.摇视 E平移下列方法中属于利用目标函数的导数构造搜索方向的优化方法有（）C.单纯形D.Powell法 E.变尺度法CC.单纯形D.Powell法 E.变尺度法C.分块性 D.稀疏性 E.对称性列情况系统可以正常工作的MB单元刚度矩阵具有（）A.奇异性 B.正定性如图所示的2／4表决系统是（）a、b失效c、d正常a失效b、c、d正常a、b、c、d正常a、c正常b、d失效a、d失效b、c正常三、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）可靠度是对产品可靠性的 度量。系统的可靠度取决于组成系统的零部件的可靠度和零部件白 方式。CAD系统的软件根据其用途可分为三类，它们是：系统软件、 软件和专用。29•在实体的边界表面表示法（B—rep中，实体外表面信息数据可分为两类，它们是几何信息数据和 信息数据。30.优化问题按目标函数的性质和约束的性质分为无约束优化问题和 问题。31•对于一种优化算法，如果从理论上讲经过有限步搜索可求出二次目标函数的极值点，则这种算法具有 次收敛性。工程数据采用程序化方法处理时，一般有两种方法，一种为查表、插值的方法，另一种为将数据和线图 。梯度方向是指 增长最快的方向。对结构进行分析时，结构所受的载荷可以分为节点载荷和非节点载荷，对载荷需要进行载荷的移置处理。35•用有限元法求解汽车在路面谱激励下的响应，该问题属于 问题。四、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）在进行图形处理时，为什么要引入规格化设备坐标系？迭代法的基本思想是什么？常用的终止准则有哪些？在有限元分析中，对结构划分的单元数是否越多越好？为什么？39．系统的可靠分配按分配原则不同，有哪些分配方法？各自分配原则是什么？40.试简述编码剪裁（Cohen-Sutherland）算法的基本原理。五、计算题（本大题共4小题，41、42题各5分，43、44题各10分，共30分）41.已知某零件的工作应力和材料强度均服从正态分布，且应力的均值为480Mpa，标准差为36Mpa,材料强度的均值为480Mpa,标准差为36Mpa,试确定零件的可靠度（已知①（1.4）=0.9192,①（-1.4）=0.0807）。42.用梯度法，从起始点x（0）二[0,0]T开始,求无约束问题MinF（x）=x2+x2-x1x2+4x2-10的最优解。（计算两步）43．一组合变换如下，先将图形绕(3，4)点旋转60°，然后放大一倍。(1)试求该组合变换的变换矩阵；(2) 三角形各顶点的坐标为A(10,0)、B(10,20)、C(0,20),试求经过上述变换后三角形各顶点坐标。44．如图所示的平面桁架,由两个单元组成,单元(1)与单元(2),二者之间角为45°,单元(1)的局部坐标正方向为沿轴线方向由节点1指向节点3,单元(2)的局部坐标正方向为沿轴线方向由节点2指向节点3,在局部坐标系下每个单元的刚度矩阵分别为[K](1)=E阵[k].[K](1)=E阵[k].-11，[K](2)=^L[K](i)，求桁架的总体刚度矩现代设计方法参考答案一、单项选择题1．B2．C3．C4．A5．B6．A7．B8．D9．A10．C11．D12．D13．B14．D15．B16．C17．A18．A19．B20．A二、多项选择题21．BCE 22．ABD 23．BE 24．ACE25．ABCDE三、填空题26．概率27．组合28．支撑29．拓扑结构30．有约束优化31．二32．拟合成经验公式33．函数值34．非节点35．瞬态四、简答题36．(1)由于用户的图形是定义在世界坐标系里，而图形的输出是定义在设备坐标系里。不同的图形设备具有不同的设备坐标系且其工作范围也不相同。(2)为了便于图形处理，有必要定义一个标准设备，引入与设备无关的规格化设备坐标系，采用一种无量纲的单位代替设备坐标，当输出图形时，再转化为具体的设备坐标。(3)规格化设备坐标系的取值范围是左下角(0,0),右上角(1,1),其工作范围为0〜1。37．(1)迭代法的基本思想是“步步逼近”，最后达到目标函数的最优点。首先选择一个尽可能接近极值点的始点,从初始点出发,按照一定的原则寻找可行方向和初始步长,向前跨出一步,得到新点,再把新点作为初始点重复进行。每次迭代都必须使目标函数值向最优值靠近。(2)常用的终止规则有用相邻两点的矢量差的模作为终止迭代规则。|x(k+1)-x(k)|<e用两次迭代的目标函数值之差作为终止迭代规则。、F(k+1)—F(k)F(k+1)—F(k)<£或 <£F(k)用梯度的模作为终止迭代规则。|VF(k+1)|<£38．不是。单元的数量取决于要求的精度、单元的尺寸和自由度数。虽然一般单元的数量越多精度越高,但也有一个界限,超过这个值,精度的提高就不明显。39．(1)系统的可靠度分配方法有：等同分配法、加权分配法和动态规划最优分配法。(2)(a)等同分配法按系统中各元件(子系统或零部件)的可靠相等的原则进行可靠度分配。(b)加权分配法按各子系统在整个系统中的重要度以及各子系统的复杂度作为权重的原则来分配可靠度。40．将窗口的四个边界向两边延伸,把平面分成9个区域,每个区域用四位二进制表示；线段的端点落在哪个区域则端点的编码就与该区的编码相同；如果线段两端点的编码都为“0000”,则线段位寺窗口内；如果线段两端点编码的逻辑乘不为“0000”,则线段位于窗口外；

如果线段不能用上述方法测试决定，则将线段分割，然后用上述方法判断。五、计算题41．零件的工作应力和材料强度均服从正态分布，且G二78MPa,卩二600MPaQ二36MPa,卩二480MParrss.M_卩一卩..p— r 匕2+Q2r s600-480<782+362—1.39686查表得，该零件的可靠度为:R=0.9192442.（1）求初始点梯度VF（x）—{2x1-x2，2x2-x1+4}tVF（x（10））—{0,4}t（2）第一次搜索|VF（x（10））|—4S（0）—-VF（x（10））/4—-{0,1}ta（o）—2 x（1）—x（o）+aS（o）—{0,0}T-2{0,1}T—{0,-2}T(3)第二次搜索(3)第二次搜索VF(x⑴)—2S（1）—-VF（x（1））/2—-{0,1}Ta（1）—1x⑵—x⑴+aS（1）—{0,-2}T-2{1,0}T—{-1,-2}T43.（1）将图形绕（3，4）点旋转60°的变换矩阵：■100「■cos（60。） sin（60。）0_「100_—1010-sin（60。）cos（60。）0010-3-41001341TOC\o"1-5"\h\z0.5 0.866 0-0.866 0.5 04.9643-0.5981200\o"CurrentDocument"将图形放大一倍T—0 2 0001该组合变换的变换矩阵：■0.50.8660_■200「■11.7320_—TxT—10-0.8660.50020—-1.73210124.9643-0.59810019.928-1.1961

1001⑵三角形顶点坐标矩阵为：AABC二10 20 10201「10011r11.73201「19.92816.1241110201|11.73210「10011r11.73201「19.92816.1241110201|11.73210=rr-14.71236.12410201J〔9.928-1.1961r〔24.71218.8041变换后三角形的坐标：AA'B'C'二AABCxTcosa44•平面桁架的坐标转换矩阵为Te二sina00cosa01(e)sina2)a二135。「01001⑴，<2「-11001T(2)=——_0001_2_00—11_由局部坐标系与总体坐标系的关系知：单元（1）T⑴二T(e)1\KL)T(ej(2)a二90°，单元「00001\kId二