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）答案解析附后卷I一.参考题库(共25题)1.设计方法有哪些？2.简述平面应力和平面应变问题的区别。3.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4.下降迭代算法的收敛准则有哪些？5.平面桁架结构中的杆单元，每个单元中的位移分量个数为（）A、2B、3C、4D、66.梯度法与变尺度法所具有的收敛性分别为（）A、一次收敛性.一次收敛性B、二次收敛性.二次收敛性C、一次收敛性.二次收敛性D、二次收敛性.一次收敛性7.简述可靠性设计传统设计方法的区别。8.三维图形变换矩阵中，[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9.三维几何造型是CAD中的一种（）A、图形处理技术B、工程分析技术C、文档处理技术D、软件设计技术10.CAD技术在机械工业中的应用主要有哪几方面？11.求解等式约束优化问题的两种处理方法。12.什么是可靠度？系统的可靠性预测和可靠性分配有何不同？13.CSG方法是三维造型中经常使用的方法，下列不是CSG方法直接存储的信息的是（）A、基本型体的类型B、基本型体的参数C、采用的拼合运算D、基本型体的表面信息14.什么是数据模型？常用的数据模型有哪三种？15.在Cohen--Sutherland编码裁剪算法中，线段端点的编码是采用二进制编码的，它所采用的二进制数的位数为（）A、2位B、3位C、4位D、5位16.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（）。17.如何理解强度一应力干涉理论中应力与强度的含义？18.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？19.工程数据处理中，使用线性插值法完成（）A、一元插值B、二元插值C、曲线拟合D、曲线绘制20.有限元方法可以用来解决工程实际中的许多问题，这些问题主要可以分成三类：平衡或稳态问题，（）问题和瞬态问题。21.请简述现代CAD技术的概念。22.有限元位移法中单元分析的主要内容由节点位移求内部任一点的位移，由节点位移求单元应变，应力和（）。23.如何提高光栅扫描显示器的分辨率？24.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5.3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、3，4，5B、4，5，6C、5，6，7D、6，7，825.设备坐标系的维数一般为（）A、一维B、二维C、三维D、四维卷II一.参考题库(共25题)1.对于不可修复的电子产品而言，产品平均寿命是指该产品从开始使用到（）的平均时间。2.约束条件3.在单峰搜索区间[a，b]内，任取两个试算点a1，a2，若两点的函数值F（a1）>F（a2），则缩小后的区间为（）4.简述数值计算的迭代方法特点。5.某产品的寿命服从指数分布，若知其失效率λ＝0.002，则该产品的平均寿命为（）A、200B、1000C、500D、20006.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。7.函数F（X）为在区间［10，20］内有极小值的单峰函数，进行一维搜索时，取两点13和16，若F（13）＜F（16），则缩小后的区间为（）A、［13，16］B、［10，13］C、［10，16］D、［16，20］8.特征造型是如何定义的？9.工程设计的参数一般可分为几何参数和（）两种类型。10.根据强度—应力干涉理论可以判定，当强度均值r等于应力均值s时，则零件可靠度R的值（）A、小于0.5B、大于0.5C、等于0.5D、等于111.对比传统机械设计与现代机械设计的区别。12.由三个相同的元件组成的并联系统，系统正常工作的条件是至少有两个元件处于正常工作状态，每个元件的可靠度为R=0.9，则系统的可靠度为（）A、0.972B、0.99C、0.99913.可靠性分配需考虑哪些因素？14.采用最小二乘法进行多项式拟合时应注意哪些问题？15.世界坐标系、设备坐标系、规格化坐标系的转换关系是（）A、WC→DC→NDCB、NDC→DC→WCC、WC→NDC→DCD、DC→WC→NDC16.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（）A、坐标轮换法B、梯度法C、单纯形D、Powell法E、变尺度法17.请简述现代CAD技术研究的内容。18.传统设计方法19.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20.在消隐处理中，当进行平面可见性测试时，若该面可见，则该平面的法线矢量与视线矢量之间的夹角（）A、小于90°B、大于90°C、小于180°D、大于180°21.简述库恩—塔克（K-T）条件。22.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？23.现代设计方法指的是？主要包括哪些？24.简述三维建模中线框模型的特点。25.功能分析设计法卷III一.参考题库(共25题)1.可靠性设计的内容包括（）和（）。2.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3.简述用有限元方法求解问题的基本步骤。4.平面刚结构中，某单元局部编码依次对应的总体编码为3，11，则单元刚度矩阵中的元素K53应放人总体剐度矩阵中的（）A、9行32列B、32行9列C、8行33列D、33行18列5.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6.在有限元方法中，求总体刚度矩阵的方法主要有两种，其中一种方法是利用刚度系数集成的方法获得总体刚度矩阵的，该方法应用了（）原理。7.简述求解优化问题的图解法基本步骤。8.什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？9.约束优化问题10.设计变量11.在以样本数据估计母体可靠度时，如果a变大，则估计的可靠性（）A、降低B、不变C、增大D、无法判断12.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（）。13.在t～t＋△t的时间间隔内的平均失效密度f（t）表示（）A、平均单位时间的失效频数B、平均单位时间的失效频率C、产品工作到t时刻，单位时间内发生失效的概率D、产品工作到t时刻，单位时间内发生的失效数与仍在正常工作的数之比14.什么是共轭梯度法？试述梯度法与共轭梯度法的区别。15.多元函数在点取得最小值的充要条件是。16.设计17.无约束优化问题18.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19.机械优化设计20.由1O只灯泡组成的照明系统，每只灯泡的故障率为2%，用二项分布确定当有1只灯泡发生故障的概率为（）A、0.295B、0.270C、0.182D、0.0921.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？22.计算机辅助设计（CAD）在产品或工程的开发过程中可以进行的工作是（）A、设计B、绘图C、分析计算D、修改E、编写技术文件23.当有两个设计变量时，目标函数与设计变量之间的关系是（）中的一个曲面。24.平面桁架结构中的杆单元，在局部坐标系下的单元位移分量个数为（）A、2B、4C、6D、825.在现有的有限元分析程序中，其前处理程序一般应包含？卷I参考答案一.参考题库1.参考答案: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。2.参考答案:（1）应力状态不同：平面应力问题中平板的厚度与长度、高度相比尺寸小很多，所受的载荷都在平面内并沿厚度方向均匀分布，可以认为沿厚度方向的应力为零。平面应变问题中由于Z项尺寸大，该方向上的变形时被约束住的，沿Z项的应变为零。（2）弹性矩阵不同：将平面应力问题弹性矩阵中的E换成E/（1-u2）、把u换成u/（1-u），就成为平面应变问题的弹性矩阵。3.参考答案:A4.参考答案: 下降迭代算法的收敛准则有： （1）点距准则：相邻两迭代点的距离来判断； （2）值差准则：相邻两迭代点的函数值之差来判断； （3）梯度准则：梯度的模长判断。5.参考答案:C6.参考答案:C7.参考答案: 传统设计是将设计变量视为确定性单值变量，并通过确定性函数进行运算。 而可靠性设计则将设计变量视为随机变量，并运用随机方法对设计变量进行描述和运算。8.参考答案:D9.参考答案:A10.参考答案: 1、二维绘图。 2、图形及符号库。 3、参数化设计。 4、三维造型。 5、工程分析。 6、设计文档和生产报表。11.参考答案:消元法（降维法）和拉格朗日乘子法（升维法）。12.参考答案: 1、可靠度是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。 2、系统的可靠性预测和系统的可靠性分配的区别是：系统的可靠性预测是按系统的组成形式，根据已知的单元和子系统的可靠度计算求得的；系统的可靠性分配是将已知系统的可靠性指标合理地分配到其组成的各子系统和单元上去，从而求出各单元应具有的可靠度。13.参考答案:D14.参考答案:数据模型是指数据库内部数据的组织方式，它描述了数据之间的各种联系，也是数据的高度结构化的表现。常用的数据模型有三种：层次型、网络型和关系型。 （1）层次型：指记录间是树型的组织结构，体现了记录间的“一对多”的关系。 （2）网络型：指事物之间为网络的组织结构，它体现了事物间的“多对多”的关系。 （3）关系型：它是以集合论中的“关系”的概念为理论基础，把信息集合定义为一张二维表的组织结构。15.参考答案:C16.参考答案:0.517.参考答案: 应力表示导致失效的任何因素，如导致产品失效的机械应力、电压、温度等。 强度表示阻止失效发生的任何因素，如机械强度、击穿电压、熔点等。18.参考答案: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。19.参考答案:A20.参考答案:特征值21.参考答案:现代CAD技术是指在复杂的大系统环境下，支持产品自动化设计的设计理论和方法，设计环境，设计工具各相关技术的总称，它们能使设计工作实现集成化，网络化和智能化，达到提高产品设计质量，降低产品成本和缩短设计周期的目的。22.参考答案:节点力23.参考答案: 为了提高图形的清晰度，应增加扫描线的线数。 有两个方法可供选择： 1、在水平扫描频率不变的前提下把水片扫描线数量增加一倍。 2、采用逐行扫描但水平扫描频率增高。24.参考答案:C25.参考答案:B卷II参考答案一.参考题库1.参考答案:发生失效2.参考答案:在优化设计中，这种对设计变量取值的限制条件简称为约束条件。3.参考答案:[a1，b]4.参考答案:①是数值计算而不是用数学分析方法；②具有简单的逻辑结构并能进行反复的同样的算术运算；③最后得出的是逼近精确解的近似解。5.参考答案:C6.参考答案:可靠性指标的分配问题7.参考答案:C8.参考答案: 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。9.参考答案:物理参数10.参考答案:C11.参考答案:12.参考答案:A13.参考答案: 可靠性分配考虑的因素： 1、子系统复杂程度的差别； 2、子系统重要程度的差别； 3、子系统运行环境的差别； 4、子系统任务时间的差别； 5、子系统研制周期的差别。14.参考答案: 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。15.参考答案:C16.参考答案:B,E17.参考答案: 1、研究现代设计理论与方法。 2、研究与设计工具相关的技术。 ①协同设计环境的支持技术。 ②协同设计的管理技术。 3、研究与设计环境相关的技术。 ①产品数字化定义及建模技术； ②基于PDM的产品数据管理与工作流（过程）管理技术； ③发展集成的CAx和DFx工具。18.参考答案:主要指在计算机出现以前，设计者凭直觉和经验，借助一些推导出的简单公式和经验公式进行计算，做小规模且粗糙的实验，对类似的产品和设计进行类比等的设计方法。其特点：人工试凑、经验类比、以静态为假设条件、设计者和制造者分离。19.参考答案:B20.参考答案:B21.参考答案:是多元函数取得约束极值的必要条件，既可以用来作为约束极值点的判别条件，又可以用来直接求解比较简单的约束优化问题。但K-T条件不是多元函数取得约束极值的充分条件。只有当目标函数f（x）为凸函数，且所有约束函数也都是凸函数时，即为凸规划问题时，其局部优点就是全局优点，则库恩—塔克条件才是该极值存在的充要条件。22.参考答案: 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。23.参考答案:是指计算机技术得到广泛应用后，从20世纪60年代以来在设计领域出现的设计理论和方法。主要包括：设计方法学、优化设计、可靠性设计、有限元法、动态设计、计算机辅助设计、人工神经元算法、遗传算法、智能工程、价值工程、工业造型设计、人机工程、并行设计、模块化设计、相似性设计、摩擦学设计、三次设计、、反求工程。24.参考答案: 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。25.参考答案:通过分析，建立对象系统的功能结构，通过局部功能的联系实现系统的总功能的设计方法。卷III参考答案一.参考题库1.参考答案:可靠性预测；可靠性分配2.参考答案:B3.参考答案: 用有限元方法求解问题的基本步骤如下： （1）对整个结构进行简化，并进行离散化； （2）求出单元的刚度矩阵； （3）集成总体刚度矩阵； （4）处理非节点载荷，引入支承条件； （5）写出总体平衡方程； （6）求出各节点的位移； （7）求出各单元内的应力和应变； （8）分析结果的合理性。4.参考答案:B5.参考答案:A6.参考答案:叠加7.参考答案:图解法的基本步骤是：首先确定设计空间；再作出约束可行域；画出目标函数的一簇等值线；最后根据等值线与可行域的相互关系确定最优点。8.参考答案: 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。9.参考答案:是在可行域内对设计变量求目标函数的极小点，此极小点可能在可行域内或可行域的边界上。10.参考答案:在优化设计过程中其取值大小需要调整、修改并最终确定的参数。11.参考答案:A12.参考答案:拟合成经验公式13.参考答案:B14.参考答案: 共轭梯度法是以函数的梯度构造共轭方向的一种算法，具有共轭方向的性质。共轭梯度法具有超线性收敛速度。 梯度法与共轭梯度法的区别是： 1、最速下降法（梯度法）：搜索方向为目标函数负梯度方向，计算效率优于坐标轮换法。开始几步搜索下降快，但愈接近极值点下降愈慢。对初始点的选择要求不高，适合与其它方法结合使用。 2、共轭梯