2018年自考現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法試題及答案

1、2018年自考現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法試題及答案填空題.彈性力學(xué)問題的有限位移法，包括三個(gè)步驟：結(jié)構(gòu)離散法、單元分析、整體分析。.設(shè)計(jì)的發(fā)展分為四個(gè)階段：直觀發(fā)展階段、經(jīng)驗(yàn)發(fā)展階段、中間試驗(yàn)輔助設(shè)計(jì)階段、現(xiàn)代設(shè)計(jì)階段。.當(dāng)前，CAD的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：工程設(shè)計(jì)與分析、幾何造型、繪圖、工程數(shù) 據(jù)庫和設(shè)計(jì)文檔。.彩色:是指黑白系列以外的各種顏色，如各種光譜色均為彩色.所謂虛位移，是一種假想加到系統(tǒng)上，為系統(tǒng)的約束條件所允許的任意微小位移。.單元：即原始結(jié)構(gòu)離散后，滿足一定幾何特性和物理特性的最小結(jié)構(gòu)域。.求解一維目標(biāo)函數(shù)f（a）的極小點(diǎn)和極小值的數(shù)值迭代方法稱為一維搜索方法。.可靠性是指機(jī)械產(chǎn)品在規(guī)定的

2、條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，是衡量機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。.工業(yè)設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容：1）產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，2）與產(chǎn)品有關(guān)的視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)，由產(chǎn)品設(shè)計(jì)擴(kuò)展開的環(huán)境設(shè)計(jì)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)因素涉及到功能，技術(shù)，審美三個(gè)方面的內(nèi)容。它們是互相依存、互相 制約、互相滲透，組成了一個(gè)矛盾的統(tǒng)一體。.工程數(shù)據(jù)處理的兩種方法是：將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槌绦?，利用?shù)據(jù)庫管理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。.彈性力學(xué)平面問題的基本方程有三個(gè)：幾何方程、物理方程、平衡方程。.機(jī)電產(chǎn)品零件失效曲線分為三個(gè)區(qū)域，分別為：早期失效區(qū)域、正常工作區(qū)域和功 能失效區(qū)域。.CAD是采用硬件與計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)輔助人們對(duì)產(chǎn)品或工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法與技術(shù)

3、， 包括設(shè)計(jì)、繪圖、工程分析、文檔制作等設(shè)計(jì)活動(dòng)，是一種新的設(shè)計(jì)方法，也是一門多學(xué)科 綜合應(yīng)用技術(shù)。15.產(chǎn)品設(shè)計(jì)構(gòu)思方法：自由構(gòu)想法、系統(tǒng)構(gòu)想法、.類比構(gòu)想法。16作用于物體的外力分為體積力和表面力，簡稱體力和面力。17非彩色：指白色、黑色和各種深淺不同的灰色組成的系列，稱為白黑系列。18產(chǎn)品設(shè)計(jì)涉及到功能，技術(shù)，審美三個(gè)方面的內(nèi)容。它們是互相依存、互相制約、 互相滲透，組成了一個(gè)矛盾的統(tǒng)一體。19黃金分割法又稱0.618法，它是通過不斷縮短搜索區(qū)間的長度來尋求一維函數(shù)f（X）的極小點(diǎn)。20失效率也稱故障率 產(chǎn)品工作到t時(shí)刻后，單位時(shí)間內(nèi)失效的概率。.產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)因素有：功能、技術(shù)、審美。.

4、優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型由設(shè)計(jì)變量、目標(biāo)函數(shù)、約束條件三部分組成。.傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是靜態(tài)的，經(jīng)驗(yàn)的，手工的方法?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法動(dòng)態(tài)的，科學(xué)的， 計(jì)算機(jī)的方法（CAD, CAE等）。.把物體的形狀及其屬性轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)的內(nèi)部表示。對(duì)于機(jī)械CAD系統(tǒng)，幾何造型是其核心功能。幾何造型分為線框造型、曲面造型和實(shí)體造型。.體力是分布在物體體積中的力，如重力和慣性力。26、工業(yè)設(shè)計(jì)的目標(biāo)：功能和美的統(tǒng)一。.彈性力學(xué)的有限元分析計(jì)算可分為三個(gè)步驟：物體離散、單元分析、整體分析與求解.色度學(xué)是對(duì)顏色刺激進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算和評(píng)價(jià)的學(xué)科。.可靠度表示產(chǎn)品在規(guī)定的工作條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率.節(jié)點(diǎn)力：單元與單元間通

5、過節(jié)點(diǎn)的相互作用力。簡答題1簡述全壽命周期設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：答：P237P238.簡述整體剛度矩陣的集成規(guī)則。答：(1)先求出每個(gè)單元的剛度矩陣 K; TOC o 1-5 h z (2)將【K】的每個(gè)子塊Kij進(jìn)行換號(hào)，換成對(duì)應(yīng)的整體編號(hào)；(3)將換號(hào)以后的子塊送到整體剛度矩陣中的對(duì)應(yīng)位置上；(4)若在同一位置上有幾個(gè)單元的相應(yīng)子塊送到，則應(yīng)進(jìn)行疊加。.簡述對(duì)于平面剛架問題，如何將整體坐標(biāo)系的單元?jiǎng)偠燃蔀榭傮w剛度矩陣。答：(1)對(duì)于一個(gè)n個(gè)節(jié)點(diǎn)的平面鋼架結(jié)構(gòu)，將總體剛度矩陣K劃分成nxn個(gè)子區(qū)間，然后按節(jié)點(diǎn)總碼的順序進(jìn)行編號(hào)；(2)將整體坐標(biāo)系中單元?jiǎng)偠染仃嚨母髯泳仃?，根?jù)其下標(biāo)的兩個(gè)總碼對(duì)號(hào)入座

6、，寫在 總體剛度矩陣相應(yīng)的子區(qū)間內(nèi)；(3)同一子區(qū)間內(nèi)的子矩陣相加，成為總體剛度矩陣中相應(yīng)的子矩陣，從而集成總體剛 度矩陣。.在有限元分析中，為什么要采用半帶存儲(chǔ)？.(1)單元尺寸越小，單元數(shù)越多，分析計(jì)算精度越高(2)總剛矩陣具有對(duì)稱性、稀疏性以及非零元素帶形分布規(guī)律。(3)只存儲(chǔ)主對(duì)角線元素以及上 (或下)三角矩陣中寬為 NB的斜帶形區(qū)內(nèi)的元素，可以大 大減小所需內(nèi)存量。.試寫出從視區(qū)中一點(diǎn) V(xv,yv)到窗口中一點(diǎn) W(xw,yw)的變換公式及相應(yīng)參數(shù)的意義。答變換公式是：二；一， 2% WQ+用1 U仆% -w獨(dú))+w其中窗口坐標(biāo)：編名L視窗坐標(biāo)w上研一窗口 x坐標(biāo)最左和最右位苴：

7、vuv rivi肘斯黝窗口 型標(biāo)最下(_低)和最上f高位置：以思S視窗X坐標(biāo)最左和最右位置F日以一視窗丫坐標(biāo)顯下(低)利素上(高位置，.簡述強(qiáng)度一應(yīng)力干涉理論中“強(qiáng)度”和“應(yīng)力”的含義，試舉例說明之。答.強(qiáng)度一應(yīng)力干涉理論中“強(qiáng)度”和“應(yīng)力”具有廣義的含義：“應(yīng)力”表示導(dǎo)致失 效的任何因素；而“強(qiáng)度”表示阻止失效發(fā)生的任何因素?！皬?qiáng)度”和“應(yīng)力”是一對(duì)矛盾的兩個(gè)方面，它們具有相同的量綱；例如，在解決桿、梁或軸的尺寸的可靠性設(shè)計(jì)中，“強(qiáng)度”就是指材料的強(qiáng)度，“應(yīng)力”就是指零件危險(xiǎn)斷面上的應(yīng)力，但在解決壓桿穩(wěn)定性的可靠性設(shè)計(jì)中，“強(qiáng)度”則指的是判斷壓桿是否失穩(wěn)的“臨界壓力”，而“應(yīng)力”則指壓桿所受

8、的工作壓力。.簡述創(chuàng)新思維的法則和形式有哪些？答：教材P228.簡述CAD計(jì)算機(jī)繪圖、計(jì)算機(jī)形圖學(xué)的概念、區(qū)別及聯(lián)系。答：CAD是一種用計(jì)算機(jī)硬軟件系統(tǒng)輔助人們，對(duì)產(chǎn)品或工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法與技術(shù)，包括設(shè)計(jì)、制圖、工程分析與文檔制作等設(shè)計(jì)活動(dòng)。計(jì)算機(jī)繪圖是實(shí)用圖形軟件和硬件進(jìn)行繪圖及有關(guān)標(biāo)注的一種方法和技術(shù)，是以擺脫繁重的手工繪圖為目標(biāo)的。計(jì)算機(jī)形圖(CG)是研究通過計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形，并在專業(yè)設(shè)備上顯示的原理方法和技術(shù)的科學(xué)。三者既有區(qū)別也有聯(lián)系。表述如下：計(jì)算機(jī)繪圖是CG中涉及工程圖形繪制的一個(gè)分支,它為人們用軟件操作提供服務(wù) ；計(jì)算機(jī)繪圖不是 CAD的全部內(nèi)涵，但是 CAD技術(shù)的基礎(chǔ)之

9、 一;CG是一門獨(dú)立的科學(xué)， 有自己豐富的技術(shù)內(nèi)涵， 它與CAD有明顯區(qū)別，但它的有關(guān)圖形 處理的理論與方法構(gòu)成了 CAD技術(shù)的重要基礎(chǔ)。 TOC o 1-5 h z .在內(nèi)點(diǎn)罰函數(shù)法中，初始罰因子的大小對(duì)優(yōu)化計(jì)算過程有何影響？答.在內(nèi)點(diǎn)罰函數(shù)法，若初始罰因子選得過小，則迭代點(diǎn)有跑出可行域的危險(xiǎn)，使優(yōu)化過程失??；若初始罰因子選得過大，則導(dǎo)致前幾次的迭代點(diǎn)遠(yuǎn)離約束邊界，使計(jì)算效率降低。.可靠性與可靠度二者在概念上有何區(qū)別與聯(lián)系？答.可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成規(guī)定功能的能力；可靠度是指產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成規(guī)定功能的概率；兩者的聯(lián)系就在于，可靠度是對(duì)產(chǎn)品可

10、靠性的概率度量。.簡述在處理總體剛度矩陣時(shí)引入豎帶矩陣的可能性與必要性。其帶寬如何計(jì)算？答.可能性：稀疏性及帶寬性必然性：減少內(nèi)存NB=(相鄰節(jié)點(diǎn)總碼的最大差值 +1)X節(jié)點(diǎn)的自由度數(shù)12簡述綠色產(chǎn)品的定義及內(nèi)涵答：P244.對(duì)于平面桁架中的桿單元，其單元?jiǎng)偠染仃囋诰植孔鴺?biāo)系中是幾階方陣？在整體坐標(biāo)系中是幾階方陣？并分析出兩坐標(biāo)系間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣。答.在局部坐標(biāo)系是2階方陣在整體坐標(biāo)系是4階方陣坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣Tm=14.簡述可行方向法中00cosa sin a對(duì)于約束優(yōu)化設(shè)計(jì)問題：minF(X) (XC Rn)s.t.gu(X) 0(u=1,2,，m) 確定適用可行方向 S時(shí)應(yīng)該滿足的要求。答.

11、(1)滿足可行方向的要求Vgu(X(k)TS(k) 0 (u=1,2,jm)j一起作用約束數(shù)(2)滿足適用方向(目標(biāo)函數(shù)值下降)的要求 F(X(k)TS(k)0(3)同時(shí)滿足1、2要求的即為適用可行方向。.產(chǎn)品設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)的區(qū)別和聯(lián)系有哪些？答：區(qū)別：產(chǎn)品設(shè)計(jì)最根本的出發(fā)點(diǎn)，就是以人為中心來考慮問題。人的基本要求有兩 個(gè)方面：一是使用功能，二是審美要求。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的任務(wù)就是要實(shí)現(xiàn)這兩方面的統(tǒng)一。所以凡是要求實(shí)現(xiàn)使用功能與美觀相統(tǒng)一的產(chǎn)品，都屬于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的范疇，而那些只要求實(shí)用， 與人實(shí)用無直接關(guān)系的零部件是屬于機(jī)械設(shè)計(jì)的范疇。聯(lián)系：機(jī)械設(shè)計(jì)不能代替產(chǎn)品設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，只有雙方結(jié)

12、合與協(xié)作，才能設(shè)計(jì)出理想的產(chǎn)品。.簡述梯度法的基本原理和特點(diǎn)。答：梯度法又稱為最速下降法，基本原理是在迭代點(diǎn)附近采用使目標(biāo)函數(shù)值下降最快的 負(fù)梯度方向作為作為搜索方向，從而求得目標(biāo)函數(shù)額極小值。其特點(diǎn)為：迭代計(jì)算簡單，只需要求一階偏導(dǎo)數(shù)， 所占的存儲(chǔ)單元少， 對(duì)初始點(diǎn)的要求不高，剛開始收斂速度較快，在接近極小位置時(shí)收斂速度很慢。.與文件系統(tǒng)相比，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要特征有哪些？答：數(shù)據(jù)庫的主要特征有：（1）實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，減少了數(shù)據(jù)冗余；（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)化；（3）增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的獨(dú)立性；（4）加強(qiáng)了對(duì)數(shù)據(jù)的保護(hù)。一、填空題（每空1分，共25分）1、人類從事設(shè)計(jì)活動(dòng)大致經(jīng)歷了四個(gè)階段。分別為 、。2

13、、傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是以、為特征的設(shè)計(jì)方法。 TOC o 1-5 h z 3、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的關(guān)系是、。4、設(shè)計(jì)方法學(xué)研究的主要內(nèi)容是 5、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的類型可分為、。6、常用系統(tǒng)可靠度的分配方法為、。7、有限元法求解問題的主要計(jì)算步驟、。二、簡答題（共35分）1、工業(yè)造型設(shè)計(jì)的特征。（6分）2、詳述機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程。（10分）3、故障樹分析法及其特點(diǎn)。（11分）4、有限元分析法的實(shí)質(zhì)。（8分）三、計(jì)算題（共40分）1、用加權(quán)計(jì)分法對(duì)某手表的三種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。（12分）附1:評(píng)價(jià)目標(biāo)樹：附3三種設(shè)計(jì)方案的評(píng)分結(jié)果目標(biāo)方案防水防磁防震夜光外觀價(jià)格19S8909928788?3778709102、要用薄鋼板制造一體積為8斕的不帶上蓋汽車貨箱，由于運(yùn)輸?shù)呢浳镩L度不能 小于4也，為了使耗費(fèi)鋼板最少并減少質(zhì)量.應(yīng)如何選取貨箱的長寬叼和高（8 分）3,用黃金分割法求函數(shù)/=3/-4了+ 2的極小點(diǎn)（已知初始區(qū)間2句=0,2,迭代2次即區(qū)間縮小兩次。X （12分）4,由三個(gè)子系統(tǒng)組成的系統(tǒng)，設(shè)每個(gè)子系統(tǒng)分配的可靠度相等，系統(tǒng)的可靠度為 乩分別求串鞋系統(tǒng)時(shí)每個(gè)子系統(tǒng)的可靠度/，并聯(lián)系統(tǒng)時(shí)每個(gè)子系統(tǒng)的可靠度 火井