2024年高等教育工学类自考-02200现代设计方法笔试历年真题荟萃含答案

2024年高等教育工学类自考-02200现代设计方法笔试历年真题荟萃含答案（图片大小可自由调整）第1卷一.参考题库(共30题)1.偏导数、方向导数都是研究某点沿给定方向的（）。2.可行域3.什么是优化设计中的约束条件？等式约束和不等式约束有何区别与联系？4.对平面桁架结构进行有限元分析，单元局部坐标系下的刚度矩阵的阶数为（）阶矩阵。5.下列特性中，梯度法不具有的是（）A、二次收敛性B、要计算一阶偏导数C、对初始点的要求不高D、只利用目标函数的一阶偏导数值构成搜索方向6.对于一个无约束优化问题，若设计变量很多（n>20），且每一步的Hessian矩阵求解很费时间，则下列方法对于该类问题较为适用的是（）A、拟牛顿法B、变尺度法C、罚函数法D、复合形法7.可靠性尺度包括（）、失效率、平均寿命、有效寿命、维修度、有效度、重要度等。8.海赛（Hessian）矩阵9.简述三维建模中线框模型的特点。10.有限元法在工程应用中主要解决的三类问题的是（），特征值问题，（）。11.在工程设计的CAD作业中，一般对以线图形式给出的系数或参数如何处理？12.简述强度—应力干涉理论中“强度”和“应力”的含义，试举例说明之。13.CAD系统中，滚筒式绘图仪是一种（）设备。14.说明直线段编码剪裁算法的思想和该算法的两个主要步骤。15.显示器中的坐标系是（）坐标系。16.平面刚架结构中的某杆单元局部编码依次对应的总体编码为8，4，则单元刚度矩阵中的元素k24应放入总体刚度矩阵[K]中的第（）A、8行4列B、4行8列C、10行23列D、23行10列17.可靠性18.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19.一个设计变量与一个目标函数之间的函数关系是（）上的一条曲线。20.在解决线性规划问题时，首选的优化方法为（）A、外点罚函数法B、单纯形法C、拟牛顿法D、变尺度法21.最优化问题，按是否包含有约束条件分为（）和（）。22.从硬件方面看，CAD系统大致可分为几种类型？每种类型的特点如何？23.特征造型是如何定义的？24.优化设计的数学模型通式。25.设计方法有哪些？26.功能元优选原则是怎样的。27.可靠性指标的分配问题是指（），是可靠性预计的逆过程，即在已知系统可靠性指标时，如何考虑和确定其组件单元的可靠性指标值。28.简述可靠度分配中的等同分配法与加权分配法的主要区别。29.设X=（X1，X2，…，Xn），Rn为维欧氏空间，则下述正确的是（）A、设计空间是n维欧氏空间RnB、设计空间是n维欧氏空间Rn中落在可行域内的部分C、设计变量在具体设计问题中的迭代值是唯一的D、设计变量是指设计对象中用到的所有变量30.视区是定义在设备坐标系中（）的矩形区域。第1卷参考答案一.参考题库1.参考答案:变化率2.参考答案:满足优化问题约束条件的解（x，y）叫做可行解，由所有可行解组成的集合叫做可行域。3.参考答案: 在优化设计中，设计变量的取值有限制或必须满足一定的条件，这种对设计变量的限制条件称为约束条件。 不等式约束将设计变量限制在一个区间或区域，约束不严格；而等式约束设计变量限制在一个点、线或面上，约束严格。 等式约束起到降低自由度的作用，有一个等式约束可以降低一个设计自由度；一个等式约束可以用两个不等式约束表示。4.参考答案:2×25.参考答案:A6.参考答案:B7.参考答案:可靠度8.参考答案:函数F（X）在（）kX点的二阶偏导数矩阵，常用H（X）表示，这个矩阵是对称矩阵。9.参考答案: 1、描述零件表面不连续部位的准确信息。 2、不能区分零件表面的里边的外边。 3、对某些信息的描述模棱两可作为多种理解。10.参考答案:平衡或稳态问题；瞬间问题11.参考答案: 在工程设计的CAD作业中，对以线图形式给出的系数或参数和处理方法有以下几种： （1）如果能找到线图原来的公式，则找到原公式将公式编入程序。 （2）将线图离散化为数表，再用表格的处理方法加以处理。 （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。12.参考答案:强度一应力干涉理论中“强度”和“应力”具有广义的含义：“应力”表示导致失效的任何因素；而“强度”表示阻止失效发生的任何因素。“强度”和“应力”是一对矛盾的两个方面，它们具有相同的量纲；例如，在解决杆、梁或轴的尺寸的可靠性设计中，“强度”就是指材料的强度，“应力”就是指零件危险断面上的应力，但在解决压杆稳定性的可靠性设计中，“强度”则指的是判断压杆是否失稳的“临界压力”，而“应力”则指压杆所受的工作压力。13.参考答案:绘图14.参考答案: 直线段编码剪裁算法的思想：每一线段或者整个位于窗口内，或者能够被窗口分割而使其中的一部分能很快地被舍弃。 两个主要步骤： 第一步，先确定一条线段是否整个位于窗口内，若不是，则确定该线段是否整个位于窗口外，若是，则舍弃。 第二步，若第一步的判断都不成立，那么就通过窗口边界所在的直线将线段分成两部分，再对每一部分进行第一步的测试。15.参考答案:设备16.参考答案:D17.参考答案:是在规定的条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。18.参考答案:B19.参考答案:二维曲面20.参考答案:B21.参考答案:无约束优化问题；约束优化问题22.参考答案: 1、集中式主机系统。该系统由一台集中大型机（或中型、小型机）与若干图形终端连接而成。有一个集中的数据库统一管理所有数据。由于所有软件都存在中集中，一旦主机失误，将影响用户的工作。当计算量过大时，系统响应变慢，甚至于会出现个别终端等待的现象。 2、分布式工程工作站系统，工程工作站系统本身就是一个独立的单独用户CAD系统。也可以一台主服务器为中心将若干台工程工作站或微机连成网络。这种CAD系统的图形功能强，速度快，内存、外村容量大，是从事CAD课题的首选设备。 3、微型计算机系统。它的计算能力和图形处理功能不如工程工作站，但是价格低、使用方便。23.参考答案: 1、特征是指能反映零件特点的，可按一定原则分类的、具有相对独立意义的典型结构形状。 2、基于特征的造型称为特征造型。 3、基于特征的造型是把特征作为产品零件定义的基本单元，将产品描述为特征的集合，包括形状特征、精度特征、材料特征和其他工艺特征，从而为工艺设计和制造过程的各个环节提供充分的信息。24.参考答案:25.参考答案:可化分为传统设计方法（直觉设计、经验设计、中间试验辅助设计）和现代设计方法。26.参考答案:①相容性：各功能元必须相容，否则不予组合。 ②优先选用分功能较佳的解。 ③剔除不满足设计要求和约束的解或不满意的解。27.参考答案:可靠性指标的分配问题28.参考答案: 1、加权分配法足把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来分配可靠度的。 2、等同分配法没有考虑各子系统的可靠度、重要性等因素，是按照各子系统可靠度均等的原则进行可靠度分配的。29.参考答案:A30.参考答案:用以输出图形第2卷一.参考题库(共30题)1.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2.采用最小二乘法进行多项式拟合时应注意哪些问题？3.简述目标函数与设计变量的关系。4.产品工作到t时刻后的单位时间内发生失效的概率称为（）A、平均寿命B、平均失效密度C、平均可靠度D、平均失效率5.可靠度是对产品可靠性的（）度量。6.三维图形变换矩阵中，[lmn]表示产生（）A、比例变换B、对称变换C、错切变换D、平移变换7.一光栅扫描显示器的分辨率为1024×768×8，其中8表示（）A、彩色显示器有8种颜色B、单色显示器有8种灰度级C、每个像素点用8位2进制表示D、8个帧缓冲存储器8.在正态检验中，概率坐标纸上得到一条近似直线，均值所对应的纵坐标F（x）（％）的值为（）。9.内点罚函数法的特点是（）A、能处理等式约束问题B、初始点必须在可行域内C、初始点可以在可行域外D、后面产生的迭代点序列可以在可行域外10.在消阴处理中，进行极大／极小检验，如果两个物体的投影不满足极大／极小条件，则两个物体之间（）A、相互完全遮挡B、部分相互遮挡C、相互不遮挡D、遮挡关系不确定11.设F（X）为区间（0，3）上的单峰函数，且F（1）=2、F（2）=1.5，则可将搜索区间（0，3）缩小为（）A、（0，2）B、（1，2）C、（2，3）D、（1，3）12.在CAD使用中，为了方便定义图形通常采用不同坐标系，在以下坐标系中，坐标系的定义域是连续且无界的是（）A、世界坐标系B、显示器坐标系C、规格化设备坐标系D、绘图仪坐标系13.标准件的图形构成分为四个层次：A类构件、B类构件、K类整件、G类组件，其中最基本的单元是（）。14.CAD系统中，支撑用户进行CAD工作的通用性功能软件是（）A、系统软件B、支撑软件C、专用操作软件D、专用应用软件15.简述什么是优化设计？下降迭代算法的构成需要解决哪几个基本问题？16.如果两个随机变量A和B均服从正态分布，即A＝N（500，0.05），B＝N（200，0.02），则随机变量A在0.05之间分布的百分数与随机变量B在0.02之间分布的百分数（）。17.现代设计所指的全新理论与方法是什么？18.当系统中任何—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19.在有限元分析时，何谓对称结构？一般如何处理？20.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B、弹性模量无关，泊松比有关C、弹性模量和泊松比都无关D、弹性模量和泊松比都有关21.下列优化方法中，其处理方法是将有约束优化问题转化为无约束优化问题来处理的是（）A、复合型法B、共轭梯度法C、变尺度法D、罚函数法22.在现有的有限元分析程序中，其前处理程序一般应包含？23.当强度和应力均服从正态分布时，可利用正态分布表根据（）来确定可靠度。24.系统的可靠度取决于组成系统的各零部件的可靠度和（）两个因素。25.若函数F（x）在Dl上具有连续二阶导数（D是Dl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26.常用的迭代终止准则有哪些？27.简述有限元分析过程中，求总体刚度矩阵的两种主要方法和特点。28.对约束优化问题，设计变量的选择（）A、可以在可行域中B、不允许在可行域中C、只允许在可行域中D、不一定在可行域中29.在平均安全系数不变的情况下，由于强度（或应力）的分散度增大会使零件的可靠度（）A、降低B、提高C、不变D、无法确定30.按照强度一应力干涉理论，传统设计中，当零件的平均安全系数为1时，零件的可靠度为（）。第2卷参考答案一.参考题库1.参考答案:A,B,D2.参考答案: 采用最小二乘法的多项式拟合时，要注意以下问题： 1、多项式的幂次不能太高，一般小于7，可先用较低的幂次，如误差较大则再提高。 2、一组数据或一条线图有时不能用一个多项式表示其全部，此时应分段处理，分段大都发生在拐点或转折之处。此外，如欲提高某区间的拟合精度，则应在该区间上采集更多的点。3.参考答案:①设计变量与一个目标函数之间的函数关系，是二维平面上的一条曲线。 ②当有两个设计变量时，目标函数与他们的关系是三维空间的一个曲面。 ③当有n个设计变量时，目标函数与n个设计变量呈n+1维空间的超越曲面关系。4.参考答案:D5.参考答案:概率6.参考答案:D7.参考答案:C8.参考答案:0.59.参考答案:B10.参考答案:D11.参考答案:D12.参考答案:A13.参考答案:A类14.参考答案:B15.参考答案: 1、优化设计是指，将工程设计问题转化为最优化问题，利用数学规划方法，借助电子计算机高速度、高精度和大储存量的运算处理能力，从满足设计要求的一切可行方案中自动寻求最佳设计方案的设计方法。 2、下降迭代算法的构成需要解决以下三个基本问题：选择搜索方向，确定步长因子，给定收敛准则。16.参考答案:相等17.参考答案:包括有限元法、并行设计、虚拟设计、反求设计、网络设计、计算机仿真、遗传算法、神经网络算法、模糊理论及智能设计等。18.参考答案:A19.参考答案: 当结构的几何形状、尺寸、载荷和约束条件对称于某一平面（对平面问题对称于某一直线），其结构内部的应力及位移也对称于该平面（线），这类结构称为对称结构。 对于对称结构一般按如下方法处理：当对称结构只有一个对称平面（线）时，只研究它的一半。若对称结构有两个相互垂直的对称平面（线）时，则只研究它的四分之一。20.参考答案:D21.参考答案:D22.参考答案:（1）单元的自动分割生成网格；（2）单元和节点的自动优化编码实现带宽最小；（3）各节点坐标