現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法期末考試復(fù)習(xí)資料

1、-郎以墨制作-現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法復(fù)習(xí)資料1.設(shè)計(jì)是指通過認(rèn)識(shí)和利用自然法則來彌補(bǔ)人類自身?xiàng)l件不足的創(chuàng)造性、能動(dòng)性的活動(dòng)。亦是圍繞目標(biāo)問題的求解活動(dòng)，主要以心理學(xué)研究為基礎(chǔ)。2.設(shè)計(jì)發(fā)展史：直覺設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)、中間試驗(yàn)輔助設(shè)計(jì)、現(xiàn)代設(shè)計(jì)。3.設(shè)計(jì)方法可化分為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法（直覺設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)、中間試驗(yàn)輔助設(shè)計(jì)）和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。4.現(xiàn)代設(shè)計(jì)所指的全新理論與方法包括有限元法、并行設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)、反求設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、模糊理論及智能設(shè)計(jì)等。5.傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法主要指在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以前，設(shè)計(jì)者憑直覺和經(jīng)驗(yàn)，借助一些推導(dǎo)出的簡單公式和經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，做小規(guī)模且粗糙的實(shí)驗(yàn)，對(duì)類似的產(chǎn)品

2、和設(shè)計(jì)進(jìn)行類比等的設(shè)計(jì)方法。其特點(diǎn)：人工試湊、經(jīng)驗(yàn)類比、以靜態(tài)為假設(shè)條件、設(shè)計(jì)者和制造者分離。6.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是指計(jì)算機(jī)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用后，從20世紀(jì)60年代以來在設(shè)計(jì)領(lǐng)域出現(xiàn)的設(shè)計(jì)理論和方法。主要包括：設(shè)計(jì)方法學(xué)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、有限元法、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、人工神經(jīng)元算法、遺傳算法、智能工程、價(jià)值工程、工業(yè)造型設(shè)計(jì)、人機(jī)工程、并行設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、相似性設(shè)計(jì)、摩擦學(xué)設(shè)計(jì)、三次設(shè)計(jì)、反求工程。7.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法特點(diǎn)有：設(shè)計(jì)手段更新，“無紙化設(shè)計(jì)”作為現(xiàn)代設(shè)計(jì)的主流極大地提高了設(shè)計(jì)效率，降低了設(shè)計(jì)成本。產(chǎn)品的表示從基于投影原理的二維平面圖樣轉(zhuǎn)變到三維實(shí)體模型。以有限元法、優(yōu)化設(shè)計(jì)、動(dòng)

3、態(tài)設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)等為代表的分析手段使得設(shè)計(jì)分析實(shí)現(xiàn)了從靜態(tài)分析向動(dòng)態(tài)分析轉(zhuǎn)變，從定性分析向定量分析轉(zhuǎn)變、從零部件計(jì)算向整體計(jì)算轉(zhuǎn)變、從手工設(shè)計(jì)計(jì)算向自動(dòng)化設(shè)計(jì)計(jì)算轉(zhuǎn)變。以有限元法、并行設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)、反求設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、模糊理論及智能設(shè)計(jì)等新的設(shè)計(jì)理論和方法不斷出現(xiàn)和發(fā)展。設(shè)計(jì)方法從傳統(tǒng)的串行方式發(fā)展到并行方式。實(shí)現(xiàn)了CAD、CAM、CAPP、CAE的一體化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程化、網(wǎng)絡(luò)化。8.優(yōu)化設(shè)計(jì)是借助于最優(yōu)化理論和算法在計(jì)算機(jī)上尋求問題的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，是在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)。9.動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)是按照機(jī)械動(dòng)態(tài)

4、特性的要求對(duì)機(jī)械產(chǎn)品或構(gòu)圖（圖形）進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模，并作動(dòng)特性分析；根據(jù)對(duì)其動(dòng)特性或預(yù)定的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改，再設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)重分析，直到滿足結(jié)構(gòu)動(dòng)特性的設(shè)計(jì)要求。10.傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)比：傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思想更多的經(jīng)驗(yàn)和借鑒，關(guān)注機(jī)械系統(tǒng)對(duì)象更多地運(yùn)用最新技術(shù)和大系統(tǒng)論設(shè)計(jì)準(zhǔn)則經(jīng)典力學(xué)、強(qiáng)度準(zhǔn)則廣義力學(xué)、可靠性準(zhǔn)則設(shè)計(jì)過程任務(wù)方案樣機(jī)試驗(yàn)修改（重復(fù)）虛擬樣機(jī)評(píng)價(jià)優(yōu)化參數(shù)設(shè)計(jì)與制作11.優(yōu)化設(shè)計(jì)是在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，是根據(jù)最優(yōu)化原理和方法綜合各方面的因素，以人機(jī)配合方式或“自動(dòng)搜索”方式，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的半自動(dòng)或自動(dòng)設(shè)計(jì)，以便選出在現(xiàn)有條

5、件下的最佳設(shè)計(jì)方案的一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。12.優(yōu)化設(shè)計(jì)工作主要包括建立數(shù)學(xué)模型和求解數(shù)學(xué)模型。13.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)就是在給定的載荷或環(huán)境條件下，在對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的性態(tài)、幾何尺寸關(guān)系或其他因素的限制（約束）范圍內(nèi)，選取設(shè)計(jì)變量，建立目標(biāo)函數(shù)并使其獲得最優(yōu)值的一種設(shè)計(jì)方法。14.優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型三要素：設(shè)計(jì)變量、目標(biāo)函數(shù)、約束條件。15.設(shè)計(jì)變量：在優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中其取值大小需要調(diào)整、修改并最終確定的參數(shù)。16.目標(biāo)函數(shù)：又稱評(píng)價(jià)函數(shù)，是標(biāo)量函數(shù)。用來評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方案好壞的標(biāo)準(zhǔn)。任何一項(xiàng)機(jī)械設(shè)計(jì)方案的好壞，總可以用一些設(shè)計(jì)指標(biāo)來衡量，而這些設(shè)計(jì)指標(biāo)可以用設(shè)計(jì)變量的函數(shù)的取值大小加以表征，該函數(shù)就稱為優(yōu)化設(shè)計(jì)的

6、目標(biāo)函數(shù)。17.可行域：滿足優(yōu)化問題約束條件的解(x,y)叫做可行解，由所有可行解組成的集合叫做可行域。18.目標(biāo)函數(shù)與設(shè)計(jì)變量的關(guān)系：設(shè)計(jì)變量與一個(gè)目標(biāo)函數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系,是二維平面上的一條曲線。當(dāng)有兩個(gè)設(shè)計(jì)變量時(shí),目標(biāo)函數(shù)與他們的關(guān)系是三維空間的一個(gè)曲面。當(dāng)有n個(gè)設(shè)計(jì)變量時(shí),目標(biāo)函數(shù)與n個(gè)設(shè)計(jì)變量呈n+1維空間的超越曲面關(guān)系。19.約束條件：在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，這種對(duì)設(shè)計(jì)變量取值的限制條件簡稱為約束條件。20.約束可以分為顯式約束和隱式約束；也可分為邊界（側(cè)面）約束和性態(tài)（性能）約束。21.功能分析設(shè)計(jì)法：通過分析，建立對(duì)象系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)，通過局部功能的聯(lián)系實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總功能的設(shè)計(jì)方法。22.功能

7、分析設(shè)計(jì)法的基本過程包括任務(wù)抽象、功能分解、功能載體 、載體組合、 方案評(píng)價(jià)。23.總功能分析常用“黑箱法”進(jìn)行分析。功能分解：將總功能分解為分功能，然后繼續(xù)分解，直至為不能再分解的功能元。24.常用的三種功能元：物理功能元、邏輯功能元、數(shù)學(xué)功能元。25.功能元優(yōu)選原則：相容性：各功能元必須相容，否則不予組合。優(yōu)先選用分功能較佳的解。剔除不滿足設(shè)計(jì)要求和約束的解或不滿意的解。26.表征相容關(guān)系的方式：相容表和相關(guān)網(wǎng)。27.建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型的基本步驟：識(shí)別要確定的未知變量（設(shè)計(jì)或決策），并用代數(shù)符號(hào)表示它們；識(shí)別目標(biāo)或判別標(biāo)準(zhǔn)，并將其表示為要最大化或最小化的函數(shù)；識(shí)別問題的約束或限制，并將

8、它們表示未知變量的線性或非線性的等式或不等式組。28.優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型通式：29.無約束優(yōu)化問題：就是在沒有限制的條件下，求目標(biāo)函數(shù)的極小點(diǎn)。在設(shè)計(jì)空間內(nèi)，目標(biāo)函數(shù)是以等值面（或等值線）的形式反映出來的，無約束優(yōu)化問題的極小點(diǎn)即為等值面（或等值線）的中心。30.約束優(yōu)化問題：是在可行域內(nèi)對(duì)設(shè)計(jì)變量求目標(biāo)函數(shù)的極小點(diǎn)，此極小點(diǎn)可能在可行域內(nèi)或可行域的邊界上。31.無約束優(yōu)化問題的求解方法：解析法（間接優(yōu)化法）和數(shù)值計(jì)算法（直接優(yōu)化法）。32.數(shù)值計(jì)算的迭代方法特點(diǎn)：是數(shù)值計(jì)算而不是用數(shù)學(xué)分析方法；具有簡單的邏輯結(jié)構(gòu)并能進(jìn)行反復(fù)的同樣的算術(shù)運(yùn)算；最后得出的是逼近精確解的近似解。33.解無約束問題

9、的主要方法：直接搜索法和梯度法。34.二元函數(shù)的泰勒戰(zhàn)開式 n元函數(shù)的泰勒展開式： 35.海賽(Hessian)矩陣：函數(shù)F(X)在點(diǎn)的二階偏導(dǎo)數(shù)矩陣，常用H(X)表示，這個(gè)矩陣是對(duì)稱矩陣。n元函數(shù)的海賽矩陣：F= 36.方向?qū)?shù)：偏導(dǎo)數(shù)是函數(shù)F（X）沿平行于坐標(biāo)軸的各個(gè)特殊方向的變化率。對(duì)于函數(shù)沿任意給定方向的變化率，則需采用方向?qū)?shù)的概念。方向?qū)?shù)描述函數(shù)在某點(diǎn)沿給定方向的變化率。37.一個(gè)函數(shù)的駐點(diǎn)是極大值還是極小值，可以通過判別一個(gè)特定二次型是正定還是負(fù)定。38.梯度： 梯度是函數(shù)F（X）對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)變量的偏導(dǎo)數(shù)所組成的列矢量，并以符號(hào)“”或grad(X)表示，即=，F(xiàn)= 梯度是一個(gè)矢量

10、，它是函數(shù)變化率最大的方向上的矢量。函數(shù)F（X）在某點(diǎn)的梯度，是以其偏導(dǎo)數(shù)為分量的矢量,即 grad(X)= = 梯度的模為 = 它是函數(shù)的最大變化率。 函數(shù)的梯度方向是函數(shù)變化率最大的方向，正梯度的方向是函數(shù)值的最快上升的方向。負(fù)梯度的方向是函數(shù)值最快下降的方向。從幾何講，函數(shù)某點(diǎn)的梯度方向是過該點(diǎn)等值線的法線方向，它與過等值線該點(diǎn)的切線方向垂直。 若函數(shù)在某點(diǎn)有極值，則該點(diǎn)的所有一階偏導(dǎo)數(shù)必定為零，即為零矢量。39.多元函數(shù)在點(diǎn)取得最小值的充要條件是：函數(shù)在該店的梯度為0，海賽矩陣（二階導(dǎo)數(shù)矩陣）正定。即，為正定。40.求解等式約束優(yōu)化問題的兩種處理方法：消元法（降維法）和拉格朗日乘子法（

11、升維法）。41.什么是庫恩-塔克條件？其幾何意義是什么？庫恩-塔克條件是約束極值點(diǎn)存在的條件。目標(biāo)函數(shù)梯度F(X)可表示為諸約束條件梯度線性組合的負(fù)值，即式中，q為在該設(shè)計(jì)點(diǎn)處的起作用約束數(shù)目；為非負(fù)值的乘子，也叫做拉格朗日乘子。這個(gè)判別準(zhǔn)則的幾何意義是：起作用約束的梯度負(fù)值，在設(shè)計(jì)空間構(gòu)成一個(gè)椎體，目標(biāo)函數(shù)的負(fù)梯度應(yīng)包含再此椎體內(nèi)。42.庫恩塔克（K-T）條件是多元函數(shù)取得約束極值的必要條件，既可以用來作為約束極值點(diǎn)的判別條件，又可以用來直接求解比較簡單的約束優(yōu)化問題。但K-T條件不是多元函數(shù)取得約束極值的充分條件。只有當(dāng)目標(biāo)函數(shù)f(x)為凸函數(shù)，且所有約束函數(shù)也都是凸函數(shù)時(shí)，即為凸規(guī)劃問題

12、時(shí)，其局部優(yōu)點(diǎn)就是全局優(yōu)點(diǎn)，則庫恩塔克條件才是該極值存在的充要條件。43.迭代法的基本思想是“步步逼近”，最后達(dá)到目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)點(diǎn)。每一步的迭代形式： ，如果滿足，則認(rèn)為為局部最小點(diǎn)；否則繼續(xù)搜索。44.梯度法：又稱最速下降法，它是采用使目標(biāo)函數(shù)值下降最快的負(fù)梯度方向作為搜索方向，來求目標(biāo)函數(shù)的最小值。梯度法是最早且最基本的一種迭代方法。l 梯度法的迭代公式 l 梯度法的迭代步驟：a、 給定迭代的初始點(diǎn),允許誤差，置k=0；b、 計(jì)算迭代點(diǎn)的梯度和方向=；c、 檢驗(yàn)是否滿足，滿足則停止迭代，否則進(jìn)行下一步；d、 計(jì)算最優(yōu)步長因子；e、 迭代計(jì)算；f、 令k=k+1轉(zhuǎn)下一步計(jì)算。l 梯度法的特點(diǎn)

13、：梯度法是一種較老的方法，其迭代計(jì)算比較簡單，只需要求一 階偏導(dǎo)數(shù)，所占有的存儲(chǔ)單元少，對(duì)初始點(diǎn)的要求不高。45.梯度法的基本原理和特點(diǎn)是什么？試寫出其流程。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)的極小值。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。 46.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：基本思想：根據(jù)疊加原理，利用集成的方法，求出總體剛度矩陣。集體步驟如下：(1)對(duì)于一個(gè)n個(gè)節(jié)

14、點(diǎn)的平面鋼架結(jié)構(gòu)，將總體剛度矩陣K劃分成n×n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)偠染仃嚨母髯泳仃嚕鶕?jù)其下標(biāo)的兩個(gè)總碼對(duì)號(hào)入座，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。47.有約束優(yōu)化方法根據(jù)對(duì)約束的處理方法不同，可以分為直接法和間接法。（1）直接法的基本思想是設(shè)法使每一次的迭代點(diǎn)都能在可行域內(nèi)，并逐步降低目標(biāo)函數(shù)值，直至最后得到一個(gè)在可行域內(nèi)的約束最優(yōu)解；即在迭代過程中，搜索方向和迭代步長都要經(jīng)過可行性和適合性條件的檢查；直接法的有：復(fù)合形法、簡約梯度法。（2）間接法的基本

15、思想是把有約束問題通過一定形式的變換，轉(zhuǎn)化成無約束優(yōu)化問題，然后用無約束方法求解，屬于罰函數(shù)法等。48. 梯度法流程圖：49.有限元分析過稱中，如何決定單元數(shù)量：單元的數(shù)量取決于要求的精度、單元的尺寸及自由度的數(shù)量。雖然，單元的數(shù)量越多精度越高，但是這也存在一個(gè)界限，超過這個(gè)值，精度的提高就不明顯。單元數(shù)量大，自由度數(shù)也越大，計(jì)算機(jī)內(nèi)存量有時(shí)會(huì)不夠。50.有限元分析時(shí)，當(dāng)結(jié)構(gòu)的幾何形狀、尺寸、載荷和約束條件對(duì)稱于某一平面（對(duì)平面問題對(duì)稱于某一直線），其結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力及位移必定也對(duì)稱于該平面（線），則稱之為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。51.研究對(duì)稱結(jié)構(gòu)時(shí)，可沿對(duì)稱面（線）將其切開，只研究它的一半。若結(jié)構(gòu)有兩個(gè)相互

16、垂直的對(duì)稱面（線）時(shí)，可只研究其四分之一。52.在現(xiàn)有的有限元分析程序中，其前處理程序一般應(yīng)包含：（1）單元的自動(dòng)分割生成網(wǎng)格；（2）單元和節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)優(yōu)化編碼實(shí)現(xiàn)帶寬最??；（3）各節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值的確定；（4）可以使用圖形系統(tǒng)顯示單元分割情況；（5）檢查單元分割的合理性。53.有限元分析結(jié)果的后處理，后處理所顯示的結(jié)果主要由兩類：（1）是結(jié)構(gòu)的變形，（2）是應(yīng)力和應(yīng)變在結(jié)構(gòu)中分布的情況。54.劃分單元時(shí)應(yīng)注意的問題：（1）單元各邊不要相差太大。（2）單元的大小要根據(jù)計(jì)算精度和計(jì)算成本來確定。（3）單元疏密要按應(yīng)力（場）的梯度變化分布。（4）注意單元的界面布置。55.可靠性是在規(guī)定的條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)

17、，完成規(guī)定功能的能力。56.可靠度是在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率?？煽慷仁菍?duì)產(chǎn)品可靠性的概率度量。57.傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和可靠性設(shè)計(jì)都是以零件的安全或失效作為研究內(nèi)容。58.平面應(yīng)力和平面應(yīng)變問題的區(qū)別：（1）應(yīng)力狀態(tài)不同：平面應(yīng)力問題中平板的厚度與長度、高度相比尺寸小很多，所受的載荷都在平面內(nèi)并沿厚度方向均勻分布，可以認(rèn)為沿厚度方向的應(yīng)力為零。平面應(yīng)變問題中由于Z項(xiàng)尺寸大，該方向上的變形時(shí)被約束住的，沿Z項(xiàng)的應(yīng)變?yōu)榱?。?）彈性矩陣不同：將平面應(yīng)力問題彈性矩陣中的E換成E/（1-u2）、把u換成u/（1-u），就成為平面應(yīng)變問題的彈性矩陣。59.幾何方程是研究應(yīng)變和位移之間關(guān)系的方程

18、。物理方程是描述應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系的方程。平衡方程反映了應(yīng)力和體力之間關(guān)系的。60.單元?jiǎng)偠染仃嚸枋隽斯?jié)點(diǎn)力和節(jié)點(diǎn)位移之間的關(guān)系。 61.簡述有限元分析過程中，求總體剛度矩陣的兩種主要方法和特點(diǎn)。答：(l）直接根據(jù)總體剛度系數(shù)的定義分別求出它們，從而寫出總體剛度矩陣，概念清晰，但是在分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)運(yùn)算極其復(fù)雜。 （2）分別先求出各單元的剛度矩陣，然后根據(jù)疊加原理，利用集成的方法，求出總體剛度矩陣。從單元?jiǎng)偠染仃嚦霭l(fā)，單元?jiǎng)偠染仃嚽蠓ńy(tǒng)一，簡單明了，但總體剛度需要集成。62.簡述有限元分析結(jié)果的后處理。 答：后處理所顯示的結(jié)果主要有兩類：一是結(jié)構(gòu)的變形，另一類是應(yīng)力和反變在結(jié)構(gòu)中

19、分布的情況。一般用結(jié)構(gòu)的三維線框圖，采用與結(jié)構(gòu)不同的比例尺，放大地顯示其變形的情況，在受動(dòng)載荷時(shí)，也可用動(dòng)畫顯示其振動(dòng)的形態(tài)。結(jié)構(gòu)中應(yīng)力、應(yīng)變或位移的分布用云圖或等值線圖來顯示。63.什么是數(shù)據(jù)模型？常用的數(shù)據(jù)模型有哪三種？ 數(shù)據(jù)模型是指數(shù)據(jù)庫內(nèi)部數(shù)據(jù)的組織方式，它描述了數(shù)據(jù)之間的各種聯(lián)系，也是數(shù)據(jù)的高度結(jié)構(gòu)化的表現(xiàn)。常用的數(shù)據(jù)模型有三種：層次型、網(wǎng)絡(luò)型和關(guān)系型。（1）層次型：指記錄間是樹型的組織結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)了記錄間的“一對(duì)多”的關(guān)系。（2）網(wǎng)絡(luò)型：指事物之間為網(wǎng)絡(luò)的組織結(jié)構(gòu)，它體現(xiàn)了事物間的“多對(duì)多”的關(guān)系。（3）關(guān)系型：它是以集合論中的“關(guān)系”的概念為理論基礎(chǔ)，把信息集合定義為一張

20、二維表的組織結(jié)構(gòu)。64.等值線有哪些特點(diǎn)？ 不同值的等值線不相交；除極值點(diǎn)外，等值線在設(shè)計(jì)空間內(nèi)不會(huì)中斷；等值線反映了目標(biāo)函數(shù)的變化規(guī)律，愈內(nèi)層的等值線，其函數(shù)值愈小，其中心點(diǎn)為極值點(diǎn)；等值線間隔越密，表示該處函數(shù)變化率越大；極值點(diǎn)附近的等值線近似橢圓族，極值點(diǎn)為中心點(diǎn)。65.常用的迭代終止準(zhǔn)則有哪些？1、點(diǎn)距準(zhǔn)則；2、值差準(zhǔn)則；3、梯度準(zhǔn)則 66.什么是約束條件？約束條件和可行域有何關(guān)系？ 設(shè)計(jì)變量的取值范圍有限制或必須滿足一定的條件，對(duì)設(shè)計(jì)變量取值的限制稱為約束條件。 不等式約束條件將設(shè)計(jì)空間劃分為可行域和非可行域，設(shè)計(jì)方案只能在可行域內(nèi)選取。

21、60;等式約束條件只允許設(shè)計(jì)方案在可行域的等式約束線（或面）上選取。 ABAQUS中inp文件介紹在ABAQUS中input（inp）文件是什么？試解讀inp文件。答：inp文件是ABAQUS中的輸入文件，由ABAQUS Command支持計(jì)算起始文件，可以在其CAE中直接打開。一、輸入文件的組成和結(jié)構(gòu)： 1一個(gè)輸入文件由模型數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)兩部分組成.模型數(shù)據(jù)的作用:定義一個(gè)有限元模型.包括單元,節(jié)點(diǎn),單元性質(zhì),定義材料等等有關(guān)說明模型自身的數(shù)據(jù).模型數(shù)據(jù)可被組織到零件中(零件可以被組裝成一個(gè)有意義的模型)。歷史數(shù)據(jù)的定義是模型發(fā)生了什么-事情的進(jìn)展,模型響應(yīng)的荷載,歷史被分成一系列的時(shí)步層序

22、.每一步就是一個(gè)響應(yīng)(靜態(tài)加載,動(dòng)態(tài)響應(yīng)等)，時(shí)步的定義包括過程類型(比如靜態(tài)應(yīng)力分析,瞬時(shí)傳熱分析等)對(duì)于時(shí)間積分的控制參數(shù)或者非線性解過程,加載和輸出要求。2ABAQUS輸入文件的結(jié)構(gòu)形式。1) 必須有一個(gè)*HEADING開頭。2)接下來就是模型數(shù)據(jù)部分，定義節(jié)點(diǎn)，單元，材料，初始條件等。模型數(shù)據(jù)的層次為：部件，組裝，模型。 必須的模型數(shù)據(jù)：（1）幾何數(shù)據(jù)：模型的幾何形狀是用單元和節(jié)點(diǎn)來定義的，結(jié)構(gòu)性單元的截面是必須定義的。比如梁單元。特殊的特征也可以用特殊的單元來定義，比如彈簧單元，阻尼器，點(diǎn)式群體等。（2）材料的定義：材料必須定義比如使用的是鋼啊，巖石，土啊等材料?？蛇x的模型數(shù)據(jù)：（1

23、）零件和組合：一個(gè)模型可以用幾個(gè)零件來定義有可以把幾個(gè)零件組合成一個(gè)集來定義。（2）初始條件：比如初始應(yīng)力，溫度，或者速度等（3）邊界條件：（4）運(yùn)動(dòng)約束（5）相互作用（6）振幅定義（7）輸出控制（8）環(huán)境特性（9）用戶子程序（10）分析附屬部分3)接下來就是歷史數(shù)據(jù)：定義分析的類型，荷載，輸出要求等。分析的目的就是預(yù)測模型對(duì)某些外部荷載或者某些初始條件的反映。一個(gè)ABAQUS分析是建立在STEP的概念上的，（在歷史數(shù)據(jù)中描述）在分析中可以定義多個(gè)STEPS。每個(gè)STEP用*STEP開始，用*END STEP結(jié)束。*STEP是歷史數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)的分界點(diǎn)，第一次出現(xiàn)*STEP的前面的是模型數(shù)據(jù)，

24、后面的就是歷史數(shù)據(jù)。 必須的歷史數(shù)據(jù)：響應(yīng)類型：必須立刻出現(xiàn)在*STEP選項(xiàng)后面。ABAQUS中有兩種響應(yīng)步，一種是總體分析響應(yīng)步，可以是線形和非線形的，另一種是線形擾動(dòng)步?？蛇x歷史數(shù)據(jù)：（1）荷載：通常定義某種加的荷載類型和大小。荷載可以被描述成時(shí)間的函數(shù)。（2）邊界條件輸出控制（3）輔助控制（4）再生單元和曲面二、書寫input文件的語法和規(guī)則：1關(guān)鍵詞行：1）必須以*開始，后面接的是選項(xiàng)的名字,然后隨之定義選項(xiàng)的內(nèi)容.如:* MATERIAL NAME=STEEL注釋行是以*開始的.2）如果有參數(shù)，則參數(shù)和關(guān)鍵詞之間必須用“，”格開。3）在參數(shù)之間必須用“，”格開。4）關(guān)鍵詞行中的空格可

25、以忽略。5）每行的長度不能超過256個(gè)字符6）關(guān)鍵詞和參數(shù)對(duì)大小寫是不區(qū)分的。7）參數(shù)值通常對(duì)大小寫也是不區(qū)分的，但是唯一的例外是文件名區(qū)分大小寫。8）關(guān)鍵詞和參數(shù)，以及大多數(shù)情況下的參數(shù)值是不需要全拼寫出來的，只要他們之間可以相互區(qū)分就可以了。9) 假如參數(shù)有響應(yīng)的值，則付值號(hào)是“=”。10) 關(guān)鍵詞行可以延續(xù)，比如參數(shù)的名字很長，要在下一行繼續(xù)這個(gè)關(guān)鍵詞行的話就可以這樣做，用“，”來連接。比如：*ELASTIC, TYPE=ISOTROPIC,DEPENDENCIES=111) 有些選項(xiàng)允許INPUT和FILE的參數(shù)作為一個(gè)輸入文件名，這樣的文件名必須包括一個(gè)完整的路徑名或者是一個(gè)相對(duì)路徑

26、名。2數(shù)據(jù)行：（數(shù)據(jù)行如果和關(guān)鍵詞相聯(lián)系必須緊跟關(guān)鍵詞行）1）一個(gè)數(shù)據(jù)行包括空格在內(nèi)不能超過256個(gè)字符。2）所有的數(shù)據(jù)條目之間必須用“，”格開。3）一行中必須包括指定說明的數(shù)據(jù)條目的數(shù)字。4）每行結(jié)尾的空數(shù)據(jù)域可以省略。5）浮點(diǎn)數(shù)最多可以占用20個(gè)字符。6）整數(shù)可以是10個(gè)7）字符串可以是80個(gè)8）延續(xù)行可以被用到特定的情況。3標(biāo)簽：什么是標(biāo)簽?zāi)?，比如集名，曲面名，鋼筋名，他們是區(qū)分大小寫的，長度可以有80個(gè)字符長。標(biāo)簽中的空格是可以省略的，除非用“”來標(biāo)示。那就不能省略了。沒有用“”來標(biāo)示的標(biāo)簽必須用字母來開頭。如果一個(gè)標(biāo)簽用“”來定義那么“”也是標(biāo)簽的一部分。標(biāo)簽的開始和結(jié)束不能用雙重“

27、”下面是一個(gè)使用了引號(hào)和沒有使用引號(hào)的例子：*ELEMENT, TYPE=SPRINGA, ELSET="One element"1,1,2*SPRING, ELSET="One element"1.0E-5,*NSET, ELSET="One element", NSET=NODESET*BOUNDARYnodeset,1,24數(shù)據(jù)行重復(fù):數(shù)據(jù)行可以重復(fù),也就是說每行數(shù)據(jù)可以有一行響應(yīng)的變量也可以有幾行。同樣也可以有多行數(shù)據(jù)行,對(duì)應(yīng)各自的變量行.如：*ELASTIC, TYPE=ISOTROPIC 200.E3, 0.3, 20.

28、150.E3, 0.35, 400. 80.E3, 0.42, 700.定義了一個(gè)零件的材料性質(zhì),均質(zhì),線彈性,在不同應(yīng)力下的揚(yáng)式模量和泊松比.三、舉例：例一：懸臂梁輸入文件的開始就是文件頭,以HEADING 開始,隨后是模型的名字,如下所示:*HEADING CANTILEVER BEAM然后是網(wǎng)格定義:現(xiàn)在就是模型數(shù)據(jù)的開始了.一般選擇從網(wǎng)格的定義開始,網(wǎng)格包括(單元和節(jié)點(diǎn))假如我們的懸臂梁有五個(gè)單元,六個(gè)節(jié)點(diǎn),下面我們首先詳細(xì)說明節(jié)點(diǎn):*NODE, NSET=ENDS 1, 0. 6, 100.*NGEN 1, 6節(jié)點(diǎn)組集,NSET其值(名字)為ENDS.下面的就是這樣理解的,第一個(gè)節(jié)點(diǎn)

29、是從0開始的,第六個(gè)節(jié)點(diǎn)是在100結(jié)束的.同樣我們來定義單元:*ELEMENT, TYPE=B21(單元類型) 1, 1, 2 (單元類型的參數(shù))*ELGEN, ELSET=BEAM (產(chǎn)生單元集,及其名稱) 1, 5 (一個(gè)單元集,包括5個(gè)單元)現(xiàn)在定義單元的性質(zhì)：*BEAM SECTION, SECTION=RECTANGULAR, ELSET=BEAM, MATERIAL=STEEL 1., 2.梁截面，截面的形狀是矩形，單元集的名稱是梁單元，材料是鋼。截面的尺寸是1*2。下面定義材料的性質(zhì)：*MATERIAL, NAME=STEEL*ELASTIC 30.E6,材料是鋼，彈性，彈性模量

30、是30E6。下面定義邊界：*BOUNDARY 6, ENCASTRE邊界是在6節(jié)點(diǎn)，通過ENCASTRE來描述。邊界也可以用下面的形式來定義：*BOUNDARY 6, 1, 6ABAQUS對(duì)結(jié)構(gòu)單元的中的節(jié)點(diǎn)的自由度使用常規(guī)的編號(hào)方式。1，2，3 代表的是位移分量；4，5，6代表的是旋轉(zhuǎn)分量。以上是模型數(shù)據(jù)的定義，下面開始?xì)v史數(shù)據(jù)的定義：（加載的次序，事件的發(fā)生，還有我們想看到的變量的響應(yīng)）時(shí)步（步驟）的定義。*STEP, PERTURBATION（步驟的開始，擾動(dòng)是其名稱）*STATIC（靜態(tài)分析）*CLOAD（集中荷載） 1, 2, -20000.（在節(jié)點(diǎn)1，y2代表的是y方向，假如是1則

31、代表的是x方向，3代表的是z方向方向施加荷載，荷載的大小是20000。也就是向下施加荷載。）*END STEP（步驟的結(jié)束）下面來解釋輸出要求：*EL PRINT, POSITION=AVERAGED AT NODES, （節(jié)點(diǎn)的平均值）SUMMARY=YES在表的下部求和） S11, （積分點(diǎn)的應(yīng)力分量在X方向）E11（在積分點(diǎn)的應(yīng)變分量在X方向） SF,（在積分點(diǎn)的截面力）*NODE FILE, NSET=ENDS U,（節(jié)點(diǎn)的空間位移） CF,（節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)荷載）RF節(jié)點(diǎn)的反作用力）*OUTPUT, FIELD, VARIABLE=PRESELECT*ELEMENT OUTPUT SF,*O

32、UTPUT, HISTORY*NODE OUTPUT, NSET=ENDS U, CF, RF附錄：ABAQUS輸入文件指令簡錄指令說明一般*HEADING定義分析的標(biāo)題節(jié)點(diǎn)定義*NCOPY使用平移，旋轉(zhuǎn)，鏡射的方法來產(chǎn)生新的節(jié)點(diǎn)群*NFILL在兩組節(jié)點(diǎn)群中產(chǎn)生完整的節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)距離可以是相等，或是成等比級(jí)數(shù)*NGEN在一條直線或是曲線中產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)群*NODE定義節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)*NSET將某些節(jié)點(diǎn)群聚一起并給予命名，之后在應(yīng)用時(shí)便可直接使用這節(jié)點(diǎn)群來定義其性質(zhì)元素定義*ELCOPY產(chǎn)生新的元素*ELEMENT定義元素*ELGEN當(dāng)以*ELEMENT定義完一個(gè)元素時(shí)，便可依此來產(chǎn)生新的元素*ELSET給

33、予一元素或一元素群名稱元素性質(zhì)定義*RIGID SURFACE在接觸問題中定義剛性面*BEAM SECTION定義梁斷面元素*SHELL SECTION定義殼元素?cái)嗝?SOLID SECTION定義固體元素接觸問題*CONTACT PAIR定義可能互相接觸的一對(duì)面*FRICTION定義摩擦模型材料性質(zhì)*MATERIAL定義材料性質(zhì)*DAMPING在動(dòng)態(tài)問題中，用來定義阻尼系數(shù)*DENSITY在模態(tài)分析或瞬時(shí)分析時(shí)，定義材料比重*ELASTIC定義線性彈性性質(zhì)，對(duì)于等向性材料與非等向性材料均可*PLASTIC使用Miaes或是Hill降服曲面來定義彈塑性材料，要先定義*ELASTIC*EXPAN

34、SION定義熱膨脹系數(shù)，可以是等向性與非等向性約束條件*BOUNDARY用來描述某些節(jié)點(diǎn)固定位移（不能移動(dòng)）與固定角度（不能轉(zhuǎn)動(dòng)）*EQUATION用來約束多個(gè)點(diǎn)線性的關(guān)系（移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)）*MPC定義多點(diǎn)的約束歷程輸入*STEP定義一分析步驟的起始*END STEP定義一分析步驟的結(jié)束*INITIAL CONDITION用來定義分析的初始條件，可以是初始應(yīng)力，應(yīng)變，速度等*RESTART用來控制分析結(jié)果(restart file *.res)的存取*USER SUBROUTINE使用者子程序過程定義*DYNAMIC使用直接積分法來做動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變分析*FREQENCY計(jì)算自然頻率及模態(tài)形狀*MOD

35、AL DYNAMIC使用模態(tài)疊加來做時(shí)間歷時(shí)的動(dòng)態(tài)分析*STATIC靜態(tài)分析*STEADY STATE DYNAMICS動(dòng)態(tài)反應(yīng)的穩(wěn)態(tài)解加載定義力控制*CLOAD施加集中力或集中力矩OP=NEW：去除原本施力狀態(tài)OP=MOD：在原本施力上狀態(tài)下多加上其它的力或是修正原有的力(要加在節(jié)點(diǎn)上)*DLOAD施加分布力(加在面上，各面定義依不同元素型態(tài)而異)位移控制*BOUNDARY施加位移，角度等*MODAL DAMPING在模態(tài)分析中定義阻尼系數(shù)輸出 *.dat*EL PRINT定義哪些元素的應(yīng)力，應(yīng)變等變量要輸出*ENERGY PRINT輸出彈性應(yīng)變能，動(dòng)能或塑性能等*MODAL PRINT輸出

36、模態(tài)分析中的大小*MONITOR觀察某點(diǎn)某一自由度，可用于初步判斷分析正確否，輸出至 *.sta*NODE PRINT輸出節(jié)點(diǎn)位移反力等*PRINT輸出CONTACT：用于復(fù)雜接觸問題中，可用來觀察接觸或分離FREQUENCY：輸出的頻率輸出*.fil*EL FILE輸出至.FIL中，可以在post中觀看*ENERGY FILE似*ENERGY PRINT*NODE FILE似*NODE PRINTABAQUS后處理指令整理*ANIMATE用來產(chǎn)生動(dòng)畫*SET,BC DISPLAY= ON在執(zhí)行*DRAW時(shí)，顯示邊界條件*SET,HARD COPY=ON將屏幕所見輸出成其它格式*CONTOUR定義一輪廓現(xiàn)型式的輸出，面上以不同顏色表示*SET,FILL：以不同顏色顯示*SET,CLABEL：以曲現(xiàn)顯示*DETAIL 將模型僅就某部分輸出，例如某些節(jié)點(diǎn)或元素*DRAW將變形前后的圖形輸出*DR,DI：同時(shí)顯示變形前后圖*ELSET在后處理中，將某些元素加入或搬移特定元素群