2024年高等教育工学类自考-02200现代设计方法笔试考试历年高频考点试题摘选含答案

2024年高等教育工学类自考-02200现代设计方法笔试考试历年高频考点试题摘选含答案第1卷一.参考题库(共75题)1.要提高可靠性的置信度，不应（）A、增加强度的样本容量B、加大强度的标准差C、减少应力的均值D、增加应力的样本容量2.试述可靠性的定义及机械可靠性设计方法的主要特征。3.写出二元函数的泰勒战开式。4.Powell法在每一轮形成新的搜索方向时会存在何种问题导致不收敛？如何修正？5.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？6.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7.试简述编码剪裁（Cohen-Sutherland）算法的基本原理。8.简述设计资料处理的程序化方法中常用的两种处理方法。9.功能元优选原则是怎样的。10.世界坐标系是一个符合右手定则的直角坐标系，世界坐标系也称为（）坐标系。11.黄金分割法中，每次缩短后的新区间长度与原区间长度的比值始终是一个常数，此常数是（）。12.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、813.简述消隐处理中的Z向深度缓冲算法的基本原理。14.对于2／3表决系统，下列情况中，系统不能正常工作的是（）A、a、b失效，c正常B、a失效，b、c正常C、a、b、c正常D、a、b正常，c失效15.可靠性分配需考虑哪些因素？16.请简述设计发展史。17.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18.采用最小二乘法进行多项式拟合时应注意哪些问题？19.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。20.一般机械产品的可靠性设计程序分哪几个阶段？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.对于n维二次正定函数，用Powell法要达到函数极值点，需使用（）个共扼方向。23.CAD系统中不是按其描述和存储内容的特征划分的几何模型（）A、线框几何模型B、表面几何模型C、实体几何模型D、曲面几何模型24.当转换开关的可靠度为1时，非工作冗余系统的可靠度为R1，工作冗余系统的可靠度为R2，则R1与R2之间的关系为（）A、R1＜R2B、R1＞R2C、R1=R2D、R1≤R225.常用的一维最优化方法有黄金分割法和（）。26.优化设计工作主要包括哪些？27.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28.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？29.要将一个有约束问题的求解转化为一系列无约束问题的求解，可以选择（）A、复合形法B、简约梯度法C、罚函数法D、共轭梯度法30.在特征模型中，形状特征是其它特征的（），非凡何特征信息一般作为属性或约束附加在形状特征上。31.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（）。32.写出n元函数的泰勒展开式。33.如何理解强度一应力干涉理论中应力与强度的含义？34.简述梯度法的基本原理和特点。35.视区是定义在设备坐标系中（）的矩形区域。36.简述可靠性的重要意义。37.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（）。38.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。39.已知变换矩阵，则图形将在（）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240.多元函数在点取得最小值的充要条件是。41.单元刚度矩阵的推导是有限元方法中的关键环节，一般可采用直接法、变分法和（）法来确定。42.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43.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44.有限元分析过程中，如何决定单元数量？45.简述平面应力和平面应变问题的区别。46.在有限元分析时，什么情况下适合选择一维、二维和三维单元？47.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48.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（）。49.可靠性设计的内容包括（）和（）。50.抽取100只灯泡进行实验，灯泡工作到50小时有12只损坏，工作到70小时有20只损坏，从50小时到70小时这段时间内灯泡的平均失效密度是（）A、0.006B、0.004C、0.0151.固定视区参数、放大窗口，则显示的图形将（）。52.对于n维正定二次函数，沿一组共轭方向依次作一维搜索，当达到极值点时，最多需要搜索（）A、n＋1次B、n次C、n－1次D、2n次53.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。54.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55.请简述梯度法和共轭梯度法的特点。56.机械系统可靠性优化设计的3种实现策略分别是（）、（）、（）。57.请简述现代CAD技术研究的内容。58.什么是数据模型？常用的数据模型有哪三种？59.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？60.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，（）。61.参数化绘图在定义图形时关键是利用了图形的（）A、相似性B、多样性C、个别性D、特殊性62.显示器中的坐标系是（）坐标系。63.线性规划与非线性规划有何区别？64.约束条件可分为边界约束和（）两类。65.如图所示的2／4表决系统，下列情况系统可以正常工作的是（） A、a、b失效c、d正常B、a失效b、c、d正常C、a、b、c、d正常D、a、c正常b、d失效E、a、d失效b、c正常66.与传统设计方法相比较CAD技术的主要特点有哪些？67.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（）68.一隔行扫描光栅显示器的水平扫描频率为15600Hz，垂直扫描频率为50Hz，则该显示器垂直方向上的水平扫描线数为（）A、50条B、312条C、614条D、15600条69.在消隐处理中“面的可见性测试”适用何种情况的测试？说明其具体测试方法。70.并联系统的可靠度比组成该系统的零件的可靠度（）A、底B、高C、相等D、不确定71.结合实际应用，说明CAD的工作过程。72.简述什么是梯度？梯度的基本性质。73.海赛（Hessian）矩阵74.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75.求解等式约束优化问题的两种处理方法。第2卷一.参考题库(共75题)1.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2.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（）。3.简述梯度法的特点。4.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、0.9995.平面三角形单元和平面刚架单元具有相同的（）A、单元形状B、节点数C、位移分量数D、转换矩阵6.在有限元分析中，为什么要采用半带存储？7.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8.有限元分析中，为什么要引入支撑条件？9.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10.简述复合形法的优化过程的基本原理。11.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12.下列设备不属于CAD作业输入设备的，有（）A、绘图仪B、键盘C、数字化仪D、光笔13.对结构进行有限元分析时，结构所受的载荷可以分为节点载荷和非节点载荷，对于（）载荷需要进行载荷的移置处理。14.无约束优化方法分为哪两类？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.约束可以分为那几种？17.什么是可靠度？系统的可靠性预测和可靠性分配有何不同？18.单元刚度矩阵具有对称性、（）性和奇异性。19.工程设计的参数一般可分为几何参数和（）两种类型。20.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、621.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-μ）B、E换成E／（1-μ2），μ换成1／（1-μ）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）22.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、6，7，823.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24.下降迭代算法的收敛准则有哪些？25.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？26.CAD的外部设备要通过各种接口与计算机相连，以下设备一般是通过标准接口RS-232C与计算机相连的是（）A、显示器B、扫描仪C、数字化仪D、键盘E、打印机27.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。28.什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？29.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30.约束条件可分为边界约束和性能约束，其中性能约束又称（）约束，是指对力学性能要求的限制条件。31.标准件的特性文件给出了为生成图形所必须的全部几何参数，为了具体产生图形还需要进一步说明标准件的显示等级、（）和组装方式等。32.什么是库恩-塔克条件？其几何意义是什么？33.在平面应变问题中，沿轴线方向（）A、应变、应力都为零B、应力为零，但应变不为零C、应变为零，但应力不为零D、应变、应力都不为零34.常用的迭代终止准则有哪些？35.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136.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37.偏导数、方向导数都是研究某点沿给定方向的（）。38.简述目标函数与设计变量的关系。39.单元刚度矩阵所具有的共同特性是什么？解释产生这些特性的力学上的原因。40.一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。41.简述可靠性设计传统设计方法的区别。42.在现有的有限元分析程序中，其前处理程序一般应包含？43.平面刚架结构中的杆单元，单元刚度矩阵的阶数为（）A、2*2B、3*3C、4*4D、6*644.在CAD作业过程中，人与计算机必须密切合作，在以下几个方面中人起主导作用的是（）A、逻辑控制B、信息存储与检索C、分析与计算D、图形处理与作图45.功能分析设计法的基本过程包括哪些？46.写出n元函数的海赛矩阵。47.平面刚架单元的刚度矩阵与下列因素无关的是（）A、材料的弹性模量B、杆件的横截面面积C、杆件的长度D、材料的泊松化48.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49.三维几何造型是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50.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。51.为什么选项用共轭方向作为搜索方向可以取得良好的效果？52.特征造型是如何定义的？53.进行有限元分析时，刚度矩阵中的某元素为Kij，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j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54.在有限元分析时，何谓对称结构？一般如何处理？55.在现有的有限元分析程序中，其前处理程序一般包含哪些主要功能？56.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。57.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、200058.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59.若在CAD系统中，固定窗口参数，同时缩小视区高度和宽度，则视图内图形（）A、比例增大B、比例缩小C、左右移动D、上下移动60.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61.梯度方向是指（）增长最快的方向。62.CAD系统中，滚筒式绘图仪是一种（）设备。63.按Cohen—Sutherland编码裁剪算法剪裁线段，当线段一个端点的编码为0100，则该端点位于窗口（）A、下边B、上边C、左边D、右边64.对于三分之二表决系统而言，下列说法正确的有（）A、该系统只有4种能正常工作的情况B、该系统属于广义的工作冗余系统C、该系统属于非工作冗余系统D、若各零件服从参数为λ的指数分布，则系统的平均寿命为E、该系统能正常工作的情况大于465.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。66.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？67.当零件材料的强度的标准差增加时，零件的可靠度（）A、提高B、降低C、不变D、难以确定68.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69.优化设计的数学模型通式。70.函数在区间[-10，20]是单峰函数，用0.618法求函数的极值，设初始搜索区间为[-5，20]，第一次迭代的两个计算点a1，b1分别为（）A、a1=1.46，b1=8.54B、a1=4.55，b1=10.45C、a1=-1.46，b1=8.54D、a1=-4.55，b1=10.4571.简述求解优化问题的图解法基本步骤。72.设计体积500cm3的圆柱形包装盒，按用料最省的原则要确定其高度H和直径D，其设计变量是（）A、重量B、直径C、面积D、体积73.通过窗口与视区的匹配实现摇视，窗口和视区的位置参数需要（）A、变动窗口位置，固定视区位置B、固定窗口位置，变动视区位置C、变动窗口位置，变动视区位置D、固定窗口位置，固定视区位置74.优化设计的数学模型三要素是。75.什么叫事物物性表？其作用是什么？第1卷参考答案一.参考题库1.参考答案：B2.参考答案： 1、可靠性是指机械产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力，它是衡量机械产品质量的一个重要指标。 2、机械可靠性设计方法的主要特征就是将常规设计方法中所涉及的设计变量，如材料强度、疲劳寿命、载荷、几何尺寸及应力等所具有的多值现象都看成是服从某种分布的随机变量。根据机械产品的可靠性指标要求，用概率统计方法设计出零、部件的主要参数和结构尺寸。3.参考答案：4.参考答案： P.owell法在每一轮形成新的搜索方向替换原来矢量组中的第一个方向形成新的搜索方向组，可能存在新的方向组线性相关的情况，从而导致算法不收敛的问题。 修正方法：选代过程中，形成一个新的方向后，先判别一下新方向是否有效，如果有效则替换原来的搜索方向组中的第一个搜索方向，否则，不替换，仍然按原来的方向组搜索。5.参考答案： 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。6.参考答案：B7.参考答案： 将窗口的四个边界向两边延伸，把平面分成9个区域，每个区域用四位二进制表示； 线段的端点落在哪个区域则端点的编码就与该区的编码相同； 如果线段两端点的编码都为“0000”，则线段位寺窗口内；如果线段两端点编码的逻辑乘不为“0000”，则线段位于窗口外； 如果线段不能用上述方法测试决定，则将线段分割，然后用上述方法判断。8.参考答案： 程序化方法常用的两种处理方法为：存储查表法和经验公式法。 存储查表法，是将数表中的数据或线图经离散化后存入计算机，用查表、插值等方法检索所需要数据。 经验公式法，是将数表中的数据或线图拟合成公式编入程序计算出所需要的数据。9.参考答案：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。10.参考答案：用户11.参考答案：0.61812.参考答案：A13.参考答案： 1、该算法采用帧缓冲区存放像素值，采用一个与屏幕对应的深度信息缓冲存储器（简答Z缓冲区），记录像素所显示的空间点的Z坐标（即深度值）。 2、对景物中的每个多边形找到当多边形投影到屏幕时位于多边形内或边界上的所有像素点，对每一个像素，在（x，y）处计算多边形的深度Z，并与Z缓冲区的对应值，同时将（x，y）处的多边开的明暗写入帧缓冲区中对应于该屏幕代表的单元中。 3、当所有边多形处理完毕后在帧缓冲区中保留的就是已经消隐过的最终结果。14.参考答案：A15.参考答案： 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。16.参考答案：直觉设计、经验设计、中间试验辅助设计、现代设计。17.参考答案：B18.参考答案： 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。19.参考答案：叠加20.参考答案： 一般机械产品的可靠性设计程序，可大致分为以下几个阶段： （1）方案论证阶段：确定可靠性指标，对可靠性和成本进行估算分析； （2）审批阶段：对可靠度及其增长初步评估、验证试验要求、评价和选择试制厂家； （3）设计研制阶段：主要进行可靠性预测、分配和故障模式及综合影响分析，进行具体结构设计； （4）生产及试验阶段：按规范进行寿命试验、故障分析及反馈、验收试验等； （5）使用阶段：收集现场可靠性数据，为改型提供依据。21.参考答案：D22.参考答案：n23.参考答案：D24.参考答案：B25.参考答案：二次插值法26.参考答案：主要包括建立数学模型和求解数学模型。27.参考答案：A,B,C,D,E28.参考答案：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。29.参考答案：C30.参考答案：载体31.参考答案：A类32.参考答案：33.参考答案： 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。34.参考答案： 梯度法又称为最速下降法，基本原理是在迭代点附近采用使目标函数值下降最快的负梯度方向作为搜索方向，求目标函数的极小值。 特点：迭代计算简单，只需求一阶偏导数，所占的储存单元少，对初始点的要求不高，在接近极小点位置时收敛速度很慢。35.参考答案：用以输出图形36.参考答案： 可靠性的有以下重要意义： 1、提高产品的可靠性，可以防止故障和事故的发生； 2、提高产品的可靠性，能使产品总的费用降低； 3、提高产品的可靠性，可以减少停机时间，提高产品可用率； 4、对于企业来说，提高产品的可靠性，可以改善企业信誉，增强竞争力，扩大产品销路，从而提高经济效益； 5、提高产品的可靠性，可以减少产品责任赔偿案件的发生，以及其他处理产品事故费用的支出，避免不必要的经济损失。37.参考答案：拟合成经验公式38.参考答案： 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。39.参考答案：B40.参考答案：函数在该店的梯度为0，海赛矩阵（二阶导数矩阵）正定。即为正定。41.参考答案：加权残值42.参考答案：C43.参考答案：B44.参考答案：单元数量取决于要求的精度、单元的尺寸、以及自由度的数量，虽然，单元的数量越多精密度越高，但是也存在一个界限，超过这个值，精度的提高就不明显。单元数量大，自自由度数也越大，计算机内存量有时会不够。45.参考答案：（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。46.参考答案： （1）当几何形状、材料性质及其它参数能用一个坐标描述时，选用一维单元； （2）当几何形状、材料性质及其它参数需要用两个相互独立的坐标描述，选用二维单元； （3）当几何形状、材料性质及其它参数需要用三个相互独立的坐标描述，选用三维单元。47.参考答案：C48.参考答案：节点力49.参考答案：可靠性预测；可靠性分配50.参考答案：C51.参考答案：缩小52.参考答案：B53.参考答案：发生失效54.参考答案：B,E55.参考答案： （1）梯度法的特点： 1、梯度法理论明确，程序简单，计算量和存储量较少，对初始点的要求不严格。 2、负梯度方向不是理想的搜索方向，梯度法也不是一种理想的方法，梯度法的收敛速度并不快。 3、梯度法的迭代全过程的搜索路线呈锯齿状。 （2）共轭梯度法的特点： 1、全局收敛（下降算法），线性收敛； 2、每步迭代只需存储若干向量（适用于大规模问题）； 3、有二次终结性（对于正定二次函数，至多n次迭代可达opt.）56.参考答案：耦合优化策略；分解协调优化策略；分散优化策略57.参考答案： 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。58.参考答案：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。59.参考答案： （1）系统的可靠度分配方法有：等同分配法、加权分配法和动态规划最优分配法。 （2） 1、等同分配法按系统中各元件（子系统或零部件）的可靠相等的原则进行可靠度分配。 2、加权分配法按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的原则来分配可靠度。 （3）动态规划最优分配法可以把系统的成本等因素为最小作为目标函数，而把可靠度不小于某给定值作为约束条件的原则分配可靠度；也可以把系统的可靠度尽可能大作为目标函数分配可靠度。60.参考答案：平衡或稳态问题；瞬间问题61.参考答案：A62.参考答案：设备63.参考答案：当目标函数F（x）和约束条件都是设计变量的线性函数时，列出这种数学模型并求解的过程，称为线性规划，只有一个公用算法，称为“单纯形法”。在所有的优化模型中，线性规划应用的最广。如果目标函数F（x）和约束条件中有一个或多个是设计变量的非线性函数时，列出这种数学表达式并求解的过程，称为非线性规划。解非线性规划问题有许多算法。64.参考答案：性能约束65.参考答案：A,B,C,D,E66.参考答案： 1、制图速度快。 2、图样格式统一，至两个，促进设计工作规范化、系列化和标准化。 3、提高分析计算速度、能解决复杂的设计计算问题。 4、易于技术资料的保存和查找，修改设计快，缩短了产品设计周期。 5、设计时可预估产品性能。67.参考答案：[a1，b]68.参考答案：B69.参考答案： “面的可见性测试”适用于单凸物体的自隐藏线和自隐藏面的消隐测试。 “面的可见性测试”也称为法线方向测试。它利用面的法线矢量和视线矢量之间夹角的大小判别面的可见性。 欲判别某个面的可见性，则先做该面的法线，法线矢量垂直于物体表面且指向物体的外部为正方形；再从观察者的视点处向该面引视线矢量，视线矢量从视点指向物体方向为正方向；然后计算法线矢量和视线矢量的夹角，夹角大于90度，面可见，夹角小于90度，面不可见。70.参考答案：B71.参考答案： CAD的工作过程为： 1、通过CAD系统人机交互界面输入设计要求，构造出设计产品的几何模型，并将相关信息存贮于数据库中； 2、运用计算方法库的计算分析：包括有限元分析和优化设计，同时确定设计方案和零部件的性能参数； 3、通过人机交互方式，对设计结果进行评价决策和实时修改，直至达到设计要求为止，利用图形库支持工具，绘制所需图形，生成各种文档； 4、设计结果可直接进入CAPP和CAM阶段。72.参考答案： 函数在点X（K）的梯度是由函数在该点的各个一阶偏导数组成的向量，即为一个列向量，可用行向量的转置来表示： 梯度的基本性质为： （1）函数在一点的梯度是一个向量。梯度的方向是该点函数值上升得最快的方向，梯度的大小就是它的模长。 （2）一点的梯度方向与过该点的等值线或等值面的切线或切平面相垂直的方向或等值面的法线方向。 （3）梯度是函数在一点邻域内局部性态的描述。在—点上升得快的方向不—定上升得快，甚至可能下降。73.参考答案：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。74.参考答案：A75.参考答案：消元法（降维法）和拉格朗日乘子法（升维法）。第2卷参考答案一.参考题库1.参考答案：D2.参考答案：0.53.参考答案：梯度法是一种较老的方法，其迭代计算比较简单，只需要求一阶偏导数，所占有的存储单元少，对初始点的要求不高。4.参考答案：A5.参考答案：C6.参考答案： 1、单元尺寸越小，单元数越多，分析计算净度越高。单元数越多，总刚度矩阵的阶数越高，所需计算机的内存量和计算量越大。 2、总刚度矩阵具有对称性、稀疏性以及非零元素带型分布规律。 3、只储存对焦线元素以及上（或下）三角矩阵中宽为NB的斜带形区内的元素，可以大大减小所需内存量。7.参考答案：B8.参考答案：总体刚度矩阵[K]，它是节点力矢量[F]与节点位移矢量[Φ]之间的转移矩阵[K][Φ]=[F]结构的总体刚度矩阵是一个奇异矩阵，她的逆矩阵不存在，因而从式中无法求得各节点的位移矢量。因为，没有任何约束的结构运算是一个悬空结构，可以在空间坐刚体运动。这是，即使各节点力量是已知的，各节点位移矢量也不存在唯一确定的解。所以，还必须引入支撑条件。9.参考答案：B10.参考答案：复合形法的优化过程的基本原理为：在可行域内选择是个设计点，作为初始复合形的顶点，构造一个多面体；然后对多面体各顶点的函数值逐个进行比较，目标函数最大的为坏点，按照一定规则去掉坏点而代以新点，构成一个新的多面体；依次步骤进行多次，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，作为近似最优点而得到解。11.参考答案：C12.参考答案：A13.参考答案：非节点14.参考答案： 无约束优化方法分为两类： 第一类：直接解法。这种方法中只用到函数f（x），而不涉及其导数，如坐标轮换法、鲍威尔法（Powell法）、随机搜索法、单纯形法等； 第二类：间接解法。它要用到f（x）的导数，如用到一阶导数的方法有梯度法、共扼梯度法和变尺度法；用到二阶导数的方法以牛顿法为代表。间接解法也称为解析法。15.参考答案：C16.参考答案：约束可以分为显式约束和隐式约束；也可分为边界（侧面）约束和性态（性能）约束。17.参考答案： 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。18.参考答案：分块19.参考答案：物理参数20.参考答案：C21.参考答案：C22.参考答案：C23.参考答案：A24.参考答案： 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。25.参考答案： 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。26.参考答案：B,C27.参考答案：零部件的组成方式28.参考答案： 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。29.参考答案：D30.参考答案：性态31.参考答案：视图种类32.参考答案：库恩-塔克条件是约束极值点存在的条件。目标函数梯度▽F（X）可表示为诸约束条件梯度线性组合的负值，即式中，q为在该设计点处的起作用约束数目；为非负值的乘子，也叫做拉格朗日乘子。这个判别准则的几何意义是：起作用约束的梯度负值，在设计空间构成一个椎体，目标函数的负梯度应包含再此椎体内。33.参考答案：C34.参考答案： 1、点距准则； 2、值差准则； 3、梯度准则。35.参考答案：C36.参考答案：B37.参考答案：变化率38.参考答案：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