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.设一电力系统由100台相同的电机组成，每台电机的故障率为2%，如果系统中电机失效数符合二项分布，则系统恰好有4台电机失效的概率是______。2.变换矩阵，则变换后图形的变化为______A.x方向放大2倍B.y方向放大2倍C.x方向平移2D.y方向平移23.在优化设计过程中，用______把设计变量与某种衡量标准的关系联系起来，追求该函数的最小(或最大)值。4.并联系统的可靠度比系统组成零件的可靠度______A.低B.高C.相等D.不确定5.数据模型是指数据库内部数据的组织方式，捕述了数据之间的联系，下列不属于是数据库管理系统中最常用的数据模型的是______A.树模型B.层次模型C.网状模型D.关系模型6.简述正态分布概率密度函数的特征。7.系统的可靠度取决两个因素：一是______，二是零部件的组合方式。8.下列关于梯度的概念，说法正确的是______A.梯度就是方向导数B.梯度是方向导数在某点的最大值的矢量C.梯度是方向导数在某点的最小值D.梯度与方向导数无关9.在可靠度分配原则中，按照系统中各子系统的可靠度均相等的原则进行分配，这种方法称为______A.加权分配法B.任意分配法C.等同分配法D.最优分配法10.技术设计阶段的成果有______A.可行性报告B.设计要求表C.原理方案简图D.主要零部件图及总装图E.参数尺寸计算文件11.标准化、系列化、______被称为“三化”原则。12.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13.“对号入座”组集整体刚度矩阵的方法称为______。14.判断迭代过程是否结束的常用终止准则有______A.相邻两设计点的移动距离充分小B.相邻两搜索点的函数值下降量充分小C.某个搜索点目标函数的导数等于零D.某个搜索点目标函数梯度充分小E.某个目标函数值等于零15.确定总功能，将总功能分解为分功能，并用功能结构图来表达各分功能之间的相互关系的过程称为______A.功能分析B.过程分析C.功能分解D.功能载体16.技术系统一般由哪些单元组成______A.工作单元B.辅助单元C.动力单元D.控制单元E.连接和支承单元17.与矢量(-3

3)T关于矩阵共轭的矢量是______A.(0

2)TB.(-2

1)TC.(1

2)TD.(1

1)T18.在比例变换中，比例变换矩阵为，则当______时为等比例放大变换。19.在可靠性理论中，常用的分布函数有两类：一类是离散随机变量分布函数，另一类是______。20.A、B两产品的寿命均服从正态分布，已知σA=σB=200，μA=1200，μB=1000，则两产品的寿命均大于1000小时的可靠度为______A.RA(1000)＞RB(1000)B.RA(1000)=RB(1000)C.RA(1000)＜RB(1000)D.不确定21.用梯度法求解无约束优化问题，目标函数，取初始点X(0)=(1

1)T，计算精度ε=-0.1。(列举一次迭代即可)22.一个系统由若干个环节串联而成，只要其中一个环节失效，整个系统就失效，则这种失效模式的失效概率服从______A.正态分布B.对数正态分布C.指数分布D.威布尔分布23.对于多元函数，用海赛矩阵判定其极值点X*类型，以下说法正确的是______A.海赛矩阵正定，X*为极小值点B.海赛矩阵正定，X*为极大值点C.海赛矩阵负定，X*为极小值点D.海赛矩阵负定，X*为极大值点E.海赛矩阵不定，X*为鞍点24.简述库恩—塔克条件及其几何意义。25.进行有限元分析时，刚度矩阵中的某元素为它的物理意义可表述为______A.在i自由度方向产生单位位移时，需要在j自由度方向施加的力B.在i自由度方向产生单位位移时，需要在i自由度方向施加的力C.在j自南度方向产生单位位移时，需要在i自由度方向施加的力D.在j自由度方向产生单位位移时，需要在j自由度方向施加的力26.设一目标函数F(X)=+x1x2-4x1-10x2+5，试判断其是否为凸函数。27.单元刚度矩阵与整体刚度矩阵都具有的特性是______A.奇异性B.正定性C.独立性D.稀疏性E.对称性28.简单拉压杆单元的单元刚度矩阵与以下因素无关的是______A.材料的弹性模量B.材料的泊松比C.杆的长度D.杆的横截面积29.简述复合形法的基本思想。30.由四个零件分别组成一个工作串联系统和并联系统，四个零件的可靠度分别为RA=0.9，RB=0.8，RC=0.7，RD=0.6。求该两个系统的可靠度R，并比较两个系统的可靠度。31.系统可靠性设计中，首要任务是预测______的可靠性。32.函数在点(1

1)T处的梯度为______A.(-14)TB.(14)TC.(-2-4)TD.(24)T33.若函数F(x)在定义域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)的海赛矩阵处处______A.半正定B.正定C.半负定D.负定34.下列属于技术设计阶段的设计方法及理论的是______A.技术预测技术与方法B.产品造型没计C.创造性激智技术D.系统设计方法35.外点罚函数法的特点是______A.适合处理等式约束的最优化问题B.探索过程在可行域内进行C.适合处理不等式约束的最优化问题D.需要先求出初始内点36.判断函数是否为凸函数。37.产品工作，在t时间内失效的平均值称为______A.平均寿命B.平均失效密度C.平均可靠度D.平均失效率38.在四节点矩形单元分析中，单元刚度矩阵的阶数为______A.2×2B.4×4C.6×6D.8×839.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40.已知目标函数受约束于

用K-T条件判断X*=(10)T是否为极值点。41.应用有限单元法求解平面问题的第一步是______A.对计算对象进行有限单元离散B.根据载荷类型将各单元所受荷载移置到各节点上C.引入约束条件D.根据条件作出结构简图42.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43.一个典型的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。44.简述K-T条件的几何意义。45.对于目标函数F(X)受约束于gμ(X)≤0(μ=0，1，2，…，m)的最优化问题，其内点罚函数表达式为______

A．

B．

C．

D．46.并联系统的可靠度为R，组成该系统零件的可靠度为r，则R与r之间的关系为______A.R＞rB.R＜rC.R=rD.R≤r47.汽车发动机中，将传统的化油器更换成汽油喷射装置属于产品设计类型中的______A.开发性设计B.适应性设计C.变参数设计D.参数化设计48.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49.简述系统可靠性设计的目的。50.若把平面应力问题的弹性矩阵改成平面应变问题的弹性矩阵，只需将______A.E换成E/(1-μ)，μ换成1/(1-μ2)B.E换成E/(1-μ2)，μ换成1/(1-μ2)C.E换成E/(1-μ2)，μ换成μ/(1-μ)D.E换成E/(1-μ)，μ换成μ/(1-μ)第1卷参考答案一.历年考点试题参考题库1.参考答案：0.0902.参考答案：A3.参考答案：目标函数4.参考答案：B[考点]本题主要考查的知识点为并联模型的可靠度预测。

[解析]工作冗余系统中，所有零件都同时参加工作，而且任何一个零件都能单独支持整个系统正常工作。因此，工作冗余系统的失效概率就是全部零件同时失效的概率，故并联系统的可靠度比系统组成零件的可靠度高。5.参考答案：A[考点]本题主要考查的知识点为数据库管理系统中最常用的数据模型。

[解析]数据库管理系统中最常用的数据模型有层次模型、网状模型、关系模型。6.参考答案：(1)正态分布具有对称性。

(2)正态分布曲线与z轴围成的面积为1。

(3)正态分布具有可加性。

(4)标准正态分布对称于纵坐标轴。7.参考答案：组成系统的零部件的可靠度8.参考答案：B[考点]本题主要考查的知识点为梯度的概念。

[解析]把取得方向导数最大值的矢量称为函数在该点的梯度。9.参考答案：C[考点]本题主要考查的知识点为等同分配法的概念。[解析]等同分配法是一种最简单的分配法，它是按照系统中各子系统的可靠度均相等的原则进行分配。10.参考答案：DE[考点]本题主要考查的知识点为技术设计阶段的成果。[解析]技术设计阶段的成果是参数尺寸计算文件和主要零部件图及总装图。11.参考答案：通用化12.参考答案：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。13.参考答案：直接刚度法14.参考答案：ABD[考点]本题主要考查的知识点为迭代终止准则。

[解析]选代终止准则有以下三种：(1)点距准则，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。15.参考答案：A[考点]本题主要考查的知识点为功能分析。[解析]确定总功能，将总功能分解为分功能，并用功能结构图来表达各分功能之间的相互关系，这个过程称为功能分析。16.参考答案：ABCDE[考点]本题主要考查的知识点为技术系统的组成单元。

[解析]技术系统一般包括：(1)工作单元；(2)辅助单元；(3)动力单元；(4)控制单元；(5)连接和支承单元。17.参考答案：D18.参考答案：a=d＞119.参考答案：连续随机变量分布函数20.参考答案：A[考点]本题主要考查的知识点为正态分布。[解析]由题意可知所以，故选A。21.参考答案：

则|▽F(X(1))|=0＞ε1，未达到要求，需继续迭代。22.参考答案：D23.参考答案：ADE[考点]本题主要考查的知识点为利用海赛矩阵判定极值点的类型。

[解析]海赛矩阵正定，X*为极小值点；海赛矩阵负定，X*为极大值点；海赛矩阵不定，X*为鞍点。24.参考答案：库恩—塔克条件可表示为梯度形式，即

几何意义：在约束极小值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。25.参考答案：C[考点]本题主要考查的知识点为单元刚度矩阵中的物理意义。

[解析]单元刚度矩阵中的的物理意义为当使节点j发生单位节点位移，而其余节点被完全约束时，在节点i产生的节点力。26.参考答案：函数F(X)的海塞矩阵为

其各阶主子式对应的行列式为

故函数F(X)的海塞矩阵正定，F(X)为严格的凸函数。27.参考答案：AE[考点]本题主要考查的知识点为单元刚度矩阵与整体刚度矩阵的特性。[解析]单元刚度矩阵的特性包括对称性、奇异性；整体刚度矩阵的特性包括对称性、奇异性和稀疏性。28.参考答案：B29.参考答案：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。30.参考答案：串联系统的可靠度为

Rs(t)=Ri(t)=RA·RB·RC·RD=0.9·0.8·0.7·0.6=0.3024

并联系统的可靠度为

Rs(t)=1-[1-Ri(t)]=1-(1-0.9)(1-0.8)(1-0.7)(1-0.6)=0.9976对比可知，并联的组合方法将大大地提高系统的可靠度。31.参考答案：元件32.参考答案：A[解析]函数的一阶偏导为，当x1-x2=1时，即点(11)T处，函数的梯度▽F(X)=(-14)T。33.参考答案：A[考点]本题主要考查的知识点为凸函数的判定条件。

[解析]如果函数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，则该函数为一凸函数。34.参考答案：B[考点]本题主要考查的知识点为产品设计进程中各设计阶段的设计方法及理论。[解析]A项是产品规划阶段的设计方法及理论，B项是技术设计阶段的设计方法及理论，C、D项是原理方案设计阶段的设计方法及理论。因此选B。35.参考答案：A[考点]本题主要考查的知识点为外点罚函数法的特点。

[解析]外点罚函数法适合处理等式约束的最优化问题。36.参考答案：

代入海赛矩阵，得

该海赛矩阵的各阶主子式的值为

a11=2＞0

故海赛矩阵正定，所以F(X)为严格凸函数。37.参考答案：D[考点]本题主要考查的知识点为平均失效率的定义。

[解析]平均失效率是指在某一规定的时间内失效率的平均值。38.参考答案：D[考点]本题主要考查的单元刚度矩阵的阶数。

[解析]对于四节点矩形单元，每个节点有两个位移分量，则矩形单元共有八个自由度，这时单元刚度矩阵为8×8阶的矩阵。39.参考答案：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。40.参考答案：在X*=(10)T点处有

g1(X*)=0，g2(X*)=0，g3(X*)=-1

故只有g1(X*)和g2(X*)是起作用约束。

计算目标函数F(X)和约束函数在X*点的梯度

即

解得λ1=1、λ2=1，即λ1、λ2满足非负要求，故X*=(10)T点满足K-T条件，该点是极值点。41.参考答案：D42.参考答案：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。43.参考答案：存储44.参考答案：在约束极小值点X*处，函数