2023年自考类机电一体化自考现代设计方法历年高频考题带答案难题附详解

2023年自考类机电一体化自考现代设计方法历年高频考题带答案难题附详解（图片大小可自由调整）第1卷一.历年考点试题参考题库(共50题)1.下列不属于有限单元收敛于正确解答的充分条件之一的是______A.位移模式只须在单元内连续B.位移模式必须在单元内连续，且相邻单元问的位移必须协调C.位移模式必须包含单元的刚体位移D.位移模式必须包含单元的常应变状态2.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3.一维简单拉压杆单元的刚度矩阵与材料的弹性模量E，泊松比μ的关系为______A.与E有关，与μ有关B.与E有关，与μ无关C.与E无关，与μ有关D.与E无关，与μ无关4.有限元法是在差分法和______的基础上发展起来的一种数值方法。5.下列工程中的实际问题不属于稳态问题的是______A.机械设计中的应力集中问题B.飞机的机翼、机身等结构的静力分析问题C.齿轮的应力分析D.齿轮、机床的固有频率和稳定性的计算6.以下要素不是优化设计的数学模型的基本组成要素的是______A.设计变量B.目标函数C.约束条件D.设计空间7.简述开发性设计、适应性设计、变参数设计各自的特点。8.一个多元函数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______。9.函数F(x)为单值、连续可微的一元函数，其在x*处有极小值的充分必要条件为______A.F'(x*)＞0，F"(x*)=0B.F'(x*)=0，F"(x*)＞0C.F'(x*)＜0，F"(x*)=0D.F'(x*)=0，F"(x*)＜010.网络通信及管理软件属于______A.系统软件B.支撑软件C.专用软件D.分析软件11.正态分布中参数标准差的意义包括______A.表征分布的集中趋势B.表征分布的离散程度C.决定正态分布曲线的形状D.决定正态分布曲线的位置E.影响正态分布曲线的对称性12.线图的程序化处理方法有哪些?13.一个典型的CAD系统的基本硬件组成包括主机、输入设备、输出设备和______设备及计算机网络等几部分组成。14.在四节点矩形单元中，每个单元的位移分量为______A.3个B.4个C.8个D.12个15.四节点矩形单元的计算精度比三角形单元的计算精度______A.高B.低C.相同D.不定16.△ABC各点坐标为A(0，0)，B(2，0)，C(0，2)，试求△ABC绕点(1，1)旋转30°后各点坐标。(计算过程和结果保留3位小数)17.采用加权分配法分配可靠度，以下因素一般不作为分配考虑的因素的是______A.子系统的成本B.子系统组成元素的数目C.子系统的重要度D.子系统的可靠度18.简述有限元法的特点。19.当目标函数为凸函数时，K-T条件是约束优化问题取得极值的______A.必要条件B.充分条件C.一般条件D.充分必要条件20.关于-45°线的对称变换矩阵为______

A．

B．

C．

D．21.函数的方向导数是描述函数在某点沿______的变化率。22.标准化、系列化、______被称为“三化”原则。23.多元函数F(X)在X*处存在极小值的充分必要条件是梯度▽F(X*)=0且在X*处的海塞矩阵______A.等于零B.小于零C.正定D.负定24.下列不能用于判断迭代过程是否结束的条件有______A.相邻两点目标函数值之差充分小B.目标函数的导数等于零C.目标函数的梯度充分小D.目标函数值等于零E.设计变量在相邻两点之间的移动距离充分小25.简述复合形法的基本思想。26.标准正态分布的特征是______A.μ=0，σ=1B.μ=1，σ=1C.μ=1，σ=0D.μ=0，σ=027.用梯度法求解目标函数F(X)=-4x2-4，X(0)=(1

1)T，ε=0.1。28.目前广泛使用的激智技术主要有______A.智暴法B.提问法C.观察法D.系统分析法E.形态分析法29.四节点矩形单元，单元刚度矩阵的阶数为______A.2×2B.4×4C.6×6D.8×830.简述海赛矩阵判断一个函数为凸函数的条件。31.在处理设计问题时可将思维过程分为分析、______、评价和决策四个部分。32.产品设计的原则包括______A.以市场需求为导向原则B.创新性原则C.标准化、系列化、通用化原则D.最优原则E.人机工程原则33.简述K-T条件的几何意义。34.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______A.数量B.质量C.概率D.速度35.功能分解的结果用______的形式表达比较简单，易于掌握。36.下列工程中的实际问题属于稳态问题的有______A.机械设计中的应力集中问题B.飞机的机翼、机身等结构的静力分析问题C.牙齿的应力分析D.齿轮、机床的固有频率和稳定性的计算E.飞机对随机载荷的响应37.在总的工作原理保持不变的情况下，对已有产品进行局部变更，以提高产品的性能和质量，这类设计是______A.开发性设计B.适应性设计C.变参数设计D.参数化设计38.产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的______称作产品的可靠度。39.罚函数法是解决有约束问题的常用方法，以下特点是外点罚函数法具备而内点罚函数法不具备的是______A.适合处理等式约束问题B.适合处理不等式约束问题C.搜索过程在可行域内进行D.需要先求出初始点40.CAD系统的硬件组成很难有一个统一的标准，一个典型的CAD系统的基本硬件一般由主机、输入设备、输出设备和______设备及计算机网络等几部分组成。41.简述可靠度分配的等同分配法和加权分配方法的原理和特点。42.在引入支承条件前，从总体平衡方程中不能求得节点位移的唯一确定值，这是因为单元刚度矩阵具有______A.对称性B.奇异性C.分块性D.稀疏性43.平面刚架结构中，某单元局部编码i，j对应的总码为2、7，每个结点有三个自由度，则单元刚度矩阵中的元素R53位于总体刚度矩阵的______A.第2列B.第3列C.第6列D.第7列44.某机电系统由三个串联子系统组成，各子系统寿命服从指数分布，且各子系统的平均寿命分别为500h、400h、800h，试求整个系统的平均寿命为多少?45.一受拉圆杆，已知其所受载荷为F=N(μF，σF)=(60000，2000)；其所用材料的抗拉强度为Rm=N(μF，σF)=(1076，42.2)。要求可靠度为R=0.999，试设计其尺寸。(力的单位为N，强度的单位为MPa)

注：0.925表示小数点后有两个9，即0.995，其余类推。46.由甲、乙组成的工作冗余系统，要使系统不能正常工作，须有______A.甲、乙均不能正常工作B.甲不能正常工作C.乙不能正常工作D.甲或乙有一个不能正常工作47.CAD系统按其运行方式分类可分为______A.可编程系统B.交互式系统C.自动化系统D.检索型系统E.智能型系统48.关于设计方法学，下列说法中不正确的是______A.设计方法学是一门独立的学科，是现代设计方法的重要组成部分B.设计方法学是研究产品设计规律、设计程序及设计思维和工作方法的一门综合性学科C.设计方法学对开发新产品、改造旧产品和提高产品的市场竞争能力有积极的作用D.进行设计方法学研究时，不需要建立研究设计信息库49.列举常用的激智技术。50.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.计算机辅助制造C.计算机辅助设计D.计算机辅助工艺规程设计第1卷参考答案一.历年考点试题参考题库1.参考答案：A2.参考答案：C[考点]本题主要考查的知识点为指数分布的性质。

[解析]如果产品的寿命服从指数分布，则平均寿命等于失效率的倒数。3.参考答案：B4.参考答案：变分法5.参考答案：D[考点]本题主要考查的知识点为有限元法的应用。[解析]A、B、C三项都属于稳态平衡问题，D属于特征值问题。6.参考答案：D[考点]本题主要考查的知识点为优化设计的数学模型的基本要素。[解析]优化设计的数学模型通常包括设计变量、目标函数和约束条件三个要素。7.参考答案：(1)开发性设计是从对产品的要求出发，在不知道解答原理的情况下，设计出满足所提要求的产品。

(2)适应性设计是在总的工作原理保持不变的情况下，对已有产品进行局部变更，以提高产品的性能和质量。

(3)变参数设计是工作原理和总的结构形式都不变，仅改变产品部分结构、尺寸及布局的设计。8.参考答案：H(X*)正定9.参考答案：B[解析]连续、可微的一元函数f(x)，在x*点存在极小值的充分必要条件是：必要条件为f'(x*)=0；充分条件为f"(x*)＞0。10.参考答案：A[考点]本题主要考查的知识点为CAD系统中的系统软件。[解析]在CAD系统中，从开发角度看，根据执行任务和处理对象的不同，可将CAD软件分为系统软件、支撑软件和应用软件三个层次。系统软件是指在计算机运行状态下，保证用户正确而方便地工作的那部分软件，直接配合硬件工作，并对其他软件起支撑作用。现在CAD系统都是联网系统，用户能共享网内全部硬件、软件资源，可以使工作小组协同进行某个产品的辅助设计。因此网络通信及管理软件属于系统软件。11.参考答案：BC[考点]本题主要考查的知识点为正态分布中标准差的意义。

[解析]正态分布中的两个参数，一个是均值，另一个是标准差。其中标准差的大小决定着正态分布的形状，表征分布的离散程度。12.参考答案：(1)找到线图原来的公式，将公式编入程序。

(2)将线图离散为数表，按数表的计算机处理方法进行处理。

(3)用曲线拟合的方法求出线图的经验公式，再将公式编入程序。13.参考答案：存储14.参考答案：C[考点]本题主要考查的知识点为四节点矩形单元的位移分量。

[解析]在四节点矩形单元中，每个单元有四个节点，每个节点有两个位移分量，故共有8个位移分量。15.参考答案：A[考点]本题主要考查的知识点为四节点矩形单元与三角形单元计算精度的对比。[解析]由于四节点矩形单元的位移模式为双线性函数，单元内的应力分量是线性变化的，因此，它比三角形常应变单元能较好地反映结构内实际的应力和位移变化情况，其计算精度通常比三角形单元要高。16.参考答案：绕(1，1)点旋转30°的变换矩阵为

△ABC绕(1，1)点旋转30°后各点坐标为

17.参考答案：A[解析]加权分配法是把各子系统在整个系统中的重要度以各子系统的复杂度作为权重来分配可靠度的。18.参考答案：(1)可以分析形状复杂的结构。

(2)可以处理复杂的边界条件。

(3)可以保证规定的工程精度。

(4)可以处理不同性质的材料。19.参考答案：D[考点]本题主要考查的知识点为K-T条件判断极值的逻辑性。

[解析]K-T条件作为确定一般非线性规划问题中某点是否为极值点的必要条件，对于凸规划问题K-T条件同时也是一个充分条件，所以是充分必要条件。20.参考答案：B21.参考答案：给定方向22.参考答案：通用化23.参考答案：C[考点]本题主要考查的知识点为多元函数取极值的充分必要条件。

[解析]多元函数F(X)在X*处存在极小值的充分必要条件是梯度且海塞矩阵正定。24.参考答案：BD[考点]本题主要考查的知识点为迭代终止准则。

[解析]用于判断迭代过程是否结束的条件有以下三种：(1)点准准则，当相邻两设计点的移动距离已达到充分小时；(2)函数值下降准则，当相邻两个搜索点的函数值下降量充分小时；(3)梯度准则，当某个搜索点的目标函数梯度充分小时。25.参考答案：复合形法是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值逐个进行比较，根据目标函数值找出坏点，按照一定规则去掉坏点，而代以新点，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，最后以顶点中目标函数值最小的点，作为近似最优点。26.参考答案：A27.参考答案：

则：X(1)=X(0)+αS(0)

则|f(X(0))|=0＜ε1，达到要。28.参考答案：ABCDE[考点]本题主要考查的知识点为创造性激智技术。

[解析]目前广泛使用的激智技术主要有智暴法、提问法、观察法、系统分析法、形态分析法等。29.参考答案：D[考点]本题主要考查的知识点为四节点矩形单元中单元刚度矩阵的阶数。

[解析]四节点矩形单元中单元刚度矩阵是一个8×8阶的矩阵。30.参考答案：如果函数F(X)在其定义域内具有连续二阶导数，且其海赛矩阵处处半正定，则该函数F(X)为一凸函数；若海赛矩阵处处正定，则该函数为严格凸函数。31.参考答案：综合32.参考答案：ABCDE[考点]本题主要考查的知识点为产品设计的原则。[解析]产品设计的原则包括：(1)以市场需求为导向原则；(2)创新性原则；(3)标准化、系列化、通用化原则；(4)最优原则；(5)人机工程原则。33.参考答案：在约束极小值点X*处，函数F(X)的负梯度一定能表示成所有起作用约束在该点梯度(法向量)的非负线性组合。34.参考答案：C[考点]本题主要考查的知识点为可靠度的定义。

[解析]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。35.参考答案：功能树36.参考答案：ABC[考点]本题主要考查的知识点为有限元法的应用。[解析]A、B、C三项都属于稳态平衡问题，D项属于特征值问题，E项属于瞬态问题。37.参考答案：B[考点]本题主要考查的知识点为适应性设计。

[解析]在总的工作原理保持不变的情况下，对已有产品进行局部变更，以提高产品的性能和质量，这类设计是适应性设计。38.参考答案：概率39.参考答案：A[解析]内点罚函数法有两个缺陷：一是不能处理等式约束问题，因为在边界上新目标函数的函数值无穷大，迭代点无法达到；二是初始点必须在可行域内，造成许多不便。40.参考答案：存储41.参考答案：等同分配法：按照系统中各单元(子系统或零部件)的可靠度均相等的原则进行分配。计算简单，没有考虑各子系统现有的可靠度水平、重要性等因素。

加权分配法：把各子系统在整个系统中的重要度以各子系统的复杂度作为权重来分配可靠度。计算麻烦一些，但考虑了子系统的重要度。42.参考答案：B43.参考答案：C44.参考答案：由于三个子系统寿命服从指数分布，所以三个子系统的失效率分别为

串联系统的失效率为

则整个系统的平均寿命为

45.参考答案：设圆杆的半径为r，且服从正态分布r=N(μr，σr)，考虑到制造时的误差，取其变异系数为C=0.005，即σr=0.005/μr。

(1)计算杆件所受工作应力

由载荷和圆杆尺寸都服从正态分布，故有

式中，A为截面积，A=πr2。

，代入已知数据可得