2013年4月自考02200现代设计方法试题及答案含解析

现代设计方法年月真题

0220020134

1、【单选题】以下变换矩阵是实现沿x含y的错切变换的变换矩阵是

A:

B:

C:

答D:案：C

2、【单选题】当所存储的数据的数量比较大且不经常使用时，宜选用的存储设备为

硬磁盘

软磁盘

A:

U盘

B:

磁带

C:

答D:案：D

解析：当所存储的数据的数量比较大且不经常使用时，宜选用的存储设备为磁带。

3、【单选题】CAD系统的软件分为系统软件、支撑软件和专用软件，在以下软件中，不属于

系统软件的是

AutoCAD

WindowsXP

A:

FoxBase

B:

BlandC（上标++）

C:

答D:案：A

4、【单选题】按CobenSutherland编码裁剪算法剪裁线段，如果线段两个端点的编码的逻

辑乘为零，则该线段

在同一个区

跨越两个区

A:

跨越三个区

B:

以上情况都可能

C:

答D:案：D

5、【单选题】一个零件某方面的特性在组装时才能确定，则该特性属于

产品标准特性

主导特性

A:

功能特性

B:

补充特性

C:

答D:案：C

解析：产品的性能指标、设计约束条件和使用保障要求。其中包括诸如使用范围、速度、

杀伤力等性能指标以及可靠性、维修性和安全性等要求。

6、【单选题】

A:

B:

C:

答D:案：C

7、【单选题】下列优化方法中，以共轭方向的坐标轮换进行搜索的无约束优化方法是

梯度法

共轭梯度法

A:

变尺度法

B:

Powell法

C:

答D:案：D

解析：鲍威尔法又称方向加速法，它由Powell于1964年提出，是利用共轭方向可以加快

收敛速度的性质形成的一种搜索方法。该方法不需要对目标函数进行求导，当目标函数的

导数不连续的时候也能应用，因此，鲍威尔算法是一种十分有效的直接搜索法。Powell法

可用于求解一般无约束优化问题，对于维数n<20的目标函数求优化问题，此法可获得较

满意的结果。不同于其他的直接法，Powell法有一套完整的理论体系，故其计算效率高于

其他直接法。该方法使用一维搜索，而不是跳跃的探测步。同时，Powell法的搜索方向不

一定为下降方向。

8、【单选题】在复合形法优化迭代中，若F（x（下标r））>F（x（下标h）），其中x

（下标r），为坏点工x（下标h）的映射点，则算法中进行的处理是

用x（下标r）点替换坏点x（下标h）

用次坏点x（下标g）替换坏点x（下标h）

A:

步长a值减半重算x（下标r）点

B:

用形心点x（下标g）替换x（下标h）

C:

答D:案：C

9、【单选题】

9/34

1/2

A:

5/8

B:

5/9

C:

答D:案：D

10、【单选题】黄金分割法中，每次迭代后的新区间长度与原区间长度比值始终是一个常

数，该常数的具体值为

0.318

0.382

A:

0.618

B:

0.682

C:

答D:案：C

11、【单选题】平面刚架结构中的杆单元，单元刚度矩阵的阶数为

3×3

4×4

A:

5×5

B:

6×6

C:

答D:案：D

解析：在平面刚架结构中，杆单元的单元刚度矩阵的阶数为6×6。杆单元是平面刚架结构

中的基本单元，用于模拟和分析结构中的杆件或梁。单元刚度矩阵是描述杆单元刚度和变

形关系的矩阵，它包含了杆单元在各个自由度上的刚度系数。在平面刚架结构中，杆单元

的自由度包括3个平移自由度和3个转动自由度。因此，单元刚度矩阵的阶数为6×6，其

中前3行和前3列对应于平移自由度，后3行和后3列对应于转动自由度。单元刚度矩阵

的具体形式取决于杆单元的材料性质、几何形状和边界条件等因素。通过组装和求解单元

刚度矩阵，可以得到整个平面刚架结构的刚度矩阵，从而进行结构的静力分析和动力分

析。

12、【单选题】采用三角形单元对平面结构进行有限元分析，共划分10个节点、6个单元，

则在未引人支撑条件前，该结构的总体刚度矩阵的大小为

10×10

20×20

A:

30×30

B:

40×40

C:

答D:案：B

13、【单选题】对于平面问题，材料的以下特性中，与刚度矩阵有关的是

密度

泊松比

A:

抗拉强度

B:

韧性

C:

答D:案：B

14、【单选题】用有限元方法分析汽车的振动特性，该问题属于

静平衡问题

动平衡问题

A:

特征值问题

B:

瞬态问题

C:

答D:案：C

解析：用有限元方法分析汽车的振动特性通常涉及到求解特征值问题。有限元方法是一种

常用的工程分析方法，用于模拟和分析结构的振动行为。在有限元分析中，结构被离散化

为有限数量的单元，每个单元都有一组节点和相应的位移和应力。通过求解结构的运动方

程，可以得到结构的振动模态和频率。特征值问题是求解结构的固有频率和振型的问题。

在有限元分析中，通过建立结构的刚度矩阵和质量矩阵，可以将振动问题转化为特征值问

题。通过求解特征值问题，可以得到结构的固有频率和对应的振型，从而了解结构的振动

特性。因此，用有限元方法分析汽车的振动特性涉及到求解特征值问题，以确定汽车在不

同频率下的振动模态和振动频率。这对于设计和优化汽车的结构和悬挂系统具有重要意

义。

15、【单选题】节点位移和单元应变之间的转换矩阵称为

几何矩阵

坐标转换矩阵

A:

弹性矩阵

B:

刚度矩阵

C:

答D:案：A

解析：节点位移和单元应变之间的转换矩阵称为几何矩阵。

16、【单选题】若某一零件的强度和应力概率密度函数分别为ƒ（下标r）（r）和ƒ（下

标s）（s），则下图中表明该零件失效概率的区域为

区域Ⅰ

区域Ⅱ

A:

区域Ⅲ

B:

区域Ⅳ

C:

D:

答案：B

17、【单选题】某一零件的强度、应力分别满足指数分布λ（2）、λ（8），则该零件的可

靠度R为

0.2

0.25

A:

0.8

B:

4

C:

答D:案：C

18、【单选题】如下图所示的两系统均由A、B、C元件组成，其中A、B、C的可靠度均为

R，以下说法正确的是

系统Ⅰ的可靠性高

系统Ⅱ的可靠性高

A:

两系统的可靠性一-样高

B:

无法判断

C:

答D:案：B

19、【单选题】标准正态分布N（μ，σ（上标2））中的参数μ和σ的具体值为

μ=0，σ=0

μ=0，σ=1

A:

μ=1，σ=0

B:

μ=1，σ=1

C:

D:

答案：B

20、【单选题】以下关于系统是否属于并联系统的说法中正确的是

工作冗余系统属于并联系统

非工作冗余系统属于并联系统

A:

表决系统属于并联系统

B:

以上提到的系统都不属于并联系统

C:

答D:案：D

21、【多选题】视线方向为沿X轴方向，投影面为YOZ平面，以下组合变换能够获得俯视图

的变换矩阵为

A:

B:

C:

D:

答E:案：AC

22、【多选题】决定光栅扫描式显示器在屏幕上能够显示的像素点的多少的有关因素有

水平扫描频率

屏幕尺寸

A:

垂直扫描频率

B:

刷新频率

C:

显卡容量

D:

答E:案：AC

23、【多选题】优化设计的数学模型中的基本要素为

设计空间

设计变量

A:

目标函数

B:

约束条件

C:

可行城

D:

答E:案：BCD

24、【多选题】进行有限元分析时，总体刚度矩阵的阶数的决定因素包括

单元类型

节点数量

A:

单元数量

B:

C:

约束数量

材料数量

D:

答E:案：AB

25、【多选题】威布尔分布蜕变为接近正态分布需要满足的条件是

γ=0

γ=1

A:

m<3.5

B:

m=3.5

C:

m>3.5

D:

答E:案：AD

26、【问答题】简述光线投影法的基本原理和特点。

答案：光线投影法也称光线追踪法，它的基本原理是模拟照相的逆过程，从观察点出发向

显示器的每一像累投射光线。光线与相距最近的可见表面相交，计算交点处的表面法矢

量，然后根据光源位置和景物的表面特性计算像素的色彩和亮度，生成景物的真实感明暗

图。光线投影法处理几何模型的最大优点是算法单一，只要计算直线与各种表面的交

点，适应面广，很容易处理复杂的自由曲面形体，程序简单可靠，该种方法的关键在于算

法的效率。（3分）

27、【问答题】说明工程数据库系统中数据类型的多样性和复杂性。

答案：工程数据库系统数据类型的多样性是由于工程数据中可以是文字型，设计型、图形

数据、各种软件包以及它们的组合类型，因此要求能够处理和存储多种数据类型。（3

分）传统的三种数据模型在工程应用中均存在不足之处，层次模型仅适合层次分明的数

据：（1）网络模型可以较好地描述图形数据，但它的数据处理是过程型的，数据检索

需要导航员，增加了用户使用的复杂性；（2）在工程数据中，数据和关系不总是严格

的，常常是模糊的，可以在一定范围内变化，因此单纯的关系型往往也不能满足需要。

在工程数据库系统中，数据模型在原有的三个传统模型的基础上加以扩充或将它们按照某

种方式组合，才能满足数据与关系的复杂性要求。

28、【问答题】简述平均失效密度与瞬时失效密度及其关系。

答案：

29、【问答题】说明在有限元分析时，采用刚度系数集成法集成总体刚度矩阵的步骤。

答案：（1）对一个有n个节点的结构，将总体刚度矩阵[K]划分成nXn个子区间，然后按

节点总码的顺序进行编号。（2）将整体坐标系中单元刚度矩阵的各子矩阵，根据其下

标的两个总码对号人座。写在总体刚度矩阵相应的子区间内。（3）同一子区间的子矩

阵相加，成为总体刚度矩阵中相应的子矩阵。

30、【问答题】梯度法迭代搜索中，，负梯度方向是否是使目标函数值收敛速度最快的方

向？为什么？

答案：负梯度方向不是使目标函数值收敛速度最快的方向。负梯度方向是函数值的最快

下降方向，并不是函数值收敛最快方向，因为梯度法在接近极小点位置时，收敛速度很

慢，仅仅是在某点X（上标（K））处是最速下降方向，带有局部性质。一旦离开了X（上

标（K））点，原先的方向就不再是最速下降方向，容易在极小点附近逗留迭代，只有当

目标函数的等值线为同心圆时，任一点的负梯度才是全域的最速下降方向。

31、【问答题】由A、B、C三个元件组成的三分之二表决系统，其中元件A、B、C的可靠度

分别为R（上标（A））=0.95，R（上标（B））=0.97，R（（C））=0.90，试求该表决系统

的可靠度R。

答案：

32、【问答题】试判别函数F（x）=x（2次方）（下标1）+x（2次方）（下标2）-5x（下

标1）-4x（下标2）+8是否为严格凸函数。

答案：

33、【问答题】节点和单元划分如题43图所示的由两根杆组成的平面刚架结构，在节点

2处作用大小为F的集中载荷，两单元在局部坐标系下的单元刚度矩阵相同，即

答案：

34、【问答题】用最小二乘法将下列数据拟合成y=ax（上标b）形式的经验公式。（计算

结果中保留两位小数）X（下标i）1.201.802.403.003.60Y（下标i）1.713.14

4.836.758.88

答案：

35、【填空题】CAD作业要用到CAD系统，一般把应用于CAD作业的计算机、软件及_____总

称为CAD系统。

答案：外围设备

36、【填空题】操作系统具有五方面的管理功能，即内存分配管理、文件管理、_____管

理、作业管理和中断管理。

答案：外部设备

37、【填空题】在特征模型中，特征指的是反映零件特点的、可按-定原则分类的、具有相

对独立意义的典型_____。

答案：结构形状

38、【填空题】具有两个设计变量的优化问题，其目标函数的等值线为_____曲线