2023年高等教育工學(xué)類自考-02200現(xiàn)代設(shè)計方法考試歷年高頻考點試題含答案

2023年高等教育工學(xué)類自考-02200現(xiàn)代設(shè)計方法考試歷年高頻考點試題含答案（圖片大小可自由調(diào)整）第1卷一.參考題庫(共50題)1.請寫出梯度法的迭代的步驟。2.計算機輔助設(shè)計（CAD）在產(chǎn)品或工程的開發(fā)過程中可以進行的工作是（）A、設(shè)計B、繪圖C、分析計算D、修改E、編寫技術(shù)文件3.在內(nèi)點罰函數(shù)法中，初始罰因子的大小對優(yōu)化計算過程有何影響？4.單元剛度矩陣具有對稱性、（）性和奇異性。5.梯度法6.在以下方法中，可以用來處理有約束優(yōu)化問題的間接法是（）A、復(fù)合形法B、簡約梯度法C、罰函數(shù)法D、變尺度法7.世界坐標(biāo)系、設(shè)備坐標(biāo)系、規(guī)格化坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系是（）A、WC→DC→NDCB、NDC→DC→WCC、WC→NDC→DCD、DC→WC→NDC8.在有限元分析時，什么情況下適合選擇一維、二維和三維單元？9.在現(xiàn)有的有限元分析程序中，其前處理程序一般包含哪些主要功能？10.無約束優(yōu)化問題的求解方法是。11.設(shè)計數(shù)據(jù)處理的常用方法有哪些？12.一個設(shè)計變量與一個目標(biāo)函數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系是（）上的一條曲線。13.表征相容關(guān)系的方式是。14.標(biāo)準(zhǔn)件的圖形構(gòu)成分為四個層次：A類構(gòu)件、B類構(gòu)件、K類整件、G類組件，其中最基本的單元是（）。15.目標(biāo)函數(shù)16.約束條件可分為邊界約束和性能約束，其中性能約束又稱（）約束，是指對力學(xué)性能要求的限制條件。17.在進行圖形處理時，為什么要引入規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系？18.由1O只燈泡組成的照明系統(tǒng)，每只燈泡的故障率為2%，用二項分布確定當(dāng)有1只燈泡發(fā)生故障的概率為（）A、0.295B、0.270C、0.182D、0.0919.解無約束問題的主要方法是。20.設(shè)X=（X1，X2，…，Xn），Rn為維歐氏空間，則下述正確的是（）A、設(shè)計空間是n維歐氏空間RnB、設(shè)計空間是n維歐氏空間Rn中落在可行域內(nèi)的部分C、設(shè)計變量在具體設(shè)計問題中的迭代值是唯一的D、設(shè)計變量是指設(shè)計對象中用到的所有變量21.黃金分割法中，每次縮短后的新區(qū)間長度與原區(qū)間長度的比值始終是一個常數(shù)，此常數(shù)是（）。22.對于2／3表決系統(tǒng)，下列情況中，系統(tǒng)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23.設(shè)計體積500cm3的圓柱形包裝盒，按用料最省的原則要確定其高度H和直徑D，其設(shè)計變量是（）A、重量B、直徑C、面積D、體積24.如何提高光柵掃描顯示器的分辨率？25.顯示器中的坐標(biāo)系是（）坐標(biāo)系。26.簡述什么是優(yōu)化設(shè)計？下降迭代算法的構(gòu)成需要解決哪幾個基本問題？27.工程數(shù)據(jù)處理中，使用線性插值法完成（）A、一元插值B、二元插值C、曲線擬合D、曲線繪制28.簡述梯度法的特點。29.線性規(guī)劃與非線性規(guī)劃有何區(qū)別？30.與傳統(tǒng)設(shè)計方法相比較CAD技術(shù)的主要特點有哪些？31.有限元法的前處理主要包括哪些內(nèi)容？32.說明消隱算法中的分段掃描線算法的原理。33.動態(tài)設(shè)計34.有限元分析結(jié)果的后處理，后處理所顯示的結(jié)果主要是哪兩類。35.請簡述梯度法和共軛梯度法的特點。36.什么是CAD？什么是CAD系統(tǒng)？37.CAD系統(tǒng)中不是按其描述和存儲內(nèi)容的特征劃分的幾何模型（）A、線框幾何模型B、表面幾何模型C、實體幾何模型D、曲面幾何模型38.視區(qū)是定義在設(shè)備坐標(biāo)系中（）的矩形區(qū)域。39.在單峰搜索區(qū)間[a，b]內(nèi)，任取兩個試算點a1，a2，若兩點的函數(shù)值F（a1）>F（a2），則縮小后的區(qū)間為（）40.平面剛架結(jié)構(gòu)中的某桿單元局部編碼依次對應(yīng)的總體編碼為8，4，則單元剛度矩陣中的元素k24應(yīng)放入總體剛度矩陣[K]中的第（）A、8行4列B、4行8列C、10行23列D、23行10列41.有限元分析過程中，如何決定單元數(shù)量？42.產(chǎn)品工作到t時刻后的單位時間內(nèi)發(fā)生失效的概率稱為（）A、平均壽命B、平均失效密度C、平均可靠度D、平均失效率43.系統(tǒng)的可靠度取決于組成系統(tǒng)的各零部件的可靠度和（）兩個因素。44.在平面應(yīng)變問題中，沿軸線方向（）A、應(yīng)變、應(yīng)力都為零B、應(yīng)力為零，但應(yīng)變不為零C、應(yīng)變?yōu)榱?，但?yīng)力不為零D、應(yīng)變、應(yīng)力都不為零45.機械系統(tǒng)可靠性優(yōu)化設(shè)計的3種實現(xiàn)策略分別是（）、（）、（）。46.在有限元分析中，對結(jié)構(gòu)劃分的單元數(shù)是否越多越好？為什么？47.簡述平面應(yīng)力和平面應(yīng)變問題的區(qū)別。48.有限元分析中，下列單元屬于二維單元的是（）A、六面體單元B、四面體單元C、桿單元D、三角形單元49.下列特性中，梯度法不具有的是（）A、二次收斂性B、要計算一階偏導(dǎo)數(shù)C、對初始點的要求不高D、只利用目標(biāo)函數(shù)的一階偏導(dǎo)數(shù)值構(gòu)成搜索方向50.對于平面剛架問題，如何將整體坐標(biāo)系的單元剛度集成為總體剛度矩陣？第1卷參考答案一.參考題庫1.正確答案:2.正確答案:A,B,C,D,E3.正確答案:在內(nèi)點罰函數(shù)法，若初始罰因子選得過小，則迭代點有跑出可行域的危險，使優(yōu)化過程失??；若初始罰因子選得過大，則導(dǎo)致前幾次的迭代點遠離約束邊界，使計算效率降低。4.正確答案:分塊5.正確答案: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。6.正確答案:C7.正確答案:C8.正確答案: （1）當(dāng)幾何形狀、材料性質(zhì)及其它參數(shù)能用一個坐標(biāo)描述時，選用一維單元； （2）當(dāng)幾何形狀、材料性質(zhì)及其它參數(shù)需要用兩個相互獨立的坐標(biāo)描述，選用二維單元； （3）當(dāng)幾何形狀、材料性質(zhì)及其它參數(shù)需要用三個相互獨立的坐標(biāo)描述，選用三維單元。9.正確答案: 1、單元的自動分割生成網(wǎng)格。 2、單元和節(jié)點的自動優(yōu)化編碼實現(xiàn)帶寬最小。 3、各節(jié)點坐標(biāo)值確定。 4、可以使用圖形系統(tǒng)顯示單元分割情況。10.正確答案:解析法（間接優(yōu)化法）和數(shù)值計算法（直接優(yōu)化法）。11.正確答案: 通常對設(shè)計數(shù)據(jù)處理的方法有以下兩種： （1）將設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槌绦颍闯绦蚧?。采取編程的方法對?shù)表及圖線進行處理，通常不外乎兩種方法： 第一，采用數(shù)組存儲在程序中，用查表、插值的方法檢索所需數(shù)據(jù)； 第二，擬合成公式編入程序，由計算獲得所需數(shù)據(jù)； （2）利用數(shù)據(jù)庫管理設(shè)計數(shù)據(jù)。將數(shù)表中的數(shù)據(jù)或線圖經(jīng)離散化后的數(shù)據(jù)按規(guī)定的格式存放在數(shù)據(jù)庫中，由數(shù)據(jù)庫自身進行管理，獨立于應(yīng)用程序，因此，可以被應(yīng)用程序所共享。12.正確答案:二維曲面13.正確答案:相容表和相關(guān)網(wǎng)。14.正確答案:A類15.正確答案:又稱評價函數(shù)，是標(biāo)量函數(shù)。用來評價設(shè)計方案好壞的標(biāo)準(zhǔn)。任何一項機械設(shè)計方案的好壞，總可以用一些設(shè)計指標(biāo)來衡量，而這些設(shè)計指標(biāo)可以用設(shè)計變量的函數(shù)的取值大小加以表征，該函數(shù)就稱為優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)函數(shù)。16.正確答案:性態(tài)17.正確答案: （1）由于用戶的圖形是定義在世界坐標(biāo)系里，而圖形的輸出是定義在設(shè)備坐標(biāo)系里。不同的圖形設(shè)備具有不同的設(shè)備坐標(biāo)系且其工作范圍也不相同。 （2）為了便于圖形處理，有必要定義一個標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，引入與設(shè)備無關(guān)的規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系，采用一種無量綱的單位代替設(shè)備坐標(biāo)，當(dāng)輸出圖形時，再轉(zhuǎn)化為具體的設(shè)備坐標(biāo)。 （3）規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系的取值范圍是左下角（0，0），右上角（1，1），其工作范圍為0～1。18.正確答案:B19.正確答案:直接搜索法和梯度法。20.正確答案:A21.正確答案:0.61822.正確答案:A23.正確答案:B24.正確答案: 為了提高圖形的清晰度，應(yīng)增加掃描線的線數(shù)。 有兩個方法可供選擇： 1、在水平掃描頻率不變的前提下把水片掃描線數(shù)量增加一倍。 2、采用逐行掃描但水平掃描頻率增高。25.正確答案:設(shè)備26.正確答案: 1、優(yōu)化設(shè)計是指，將工程設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為最優(yōu)化問題，利用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法，借助電子計算機高速度、高精度和大儲存量的運算處理能力，從滿足設(shè)計要求的一切可行方案中自動尋求最佳設(shè)計方案的設(shè)計方法。 2、下降迭代算法的構(gòu)成需要解決以下三個基本問題：選擇搜索方向，確定步長因子，給定收斂準(zhǔn)則。27.正確答案:A28.正確答案:梯度法是一種較老的方法，其迭代計算比較簡單，只需要求一階偏導(dǎo)數(shù)，所占有的存儲單元少，對初始點的要求不高。29.正確答案:當(dāng)目標(biāo)函數(shù)F（x）和約束條件都是設(shè)計變量的線性函數(shù)時，列出這種數(shù)學(xué)模型并求解的過程，稱為線性規(guī)劃，只有一個公用算法，稱為“單純形法”。在所有的優(yōu)化模型中，線性規(guī)劃應(yīng)用的最廣。如果目標(biāo)函數(shù)F（x）和約束條件中有一個或多個是設(shè)計變量的非線性函數(shù)時，列出這種數(shù)學(xué)表達式并求解的過程，稱為非線性規(guī)劃。解非線性規(guī)劃問題有許多算法。30.正確答案: 1、制圖速度快。 2、圖樣格式統(tǒng)一，至兩個，促進設(shè)計工作規(guī)范化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。 3、提高分析計算速度、能解決復(fù)雜的設(shè)計計算問題。 4、易于技術(shù)資料的保存和查找，修改設(shè)計快，縮短了產(chǎn)品設(shè)計周期。 5、設(shè)計時可預(yù)估產(chǎn)品性能。31.正確答案: （1）單元的自動分割生成網(wǎng)格。 （2）節(jié)點的自動優(yōu)化編碼。 （3）使用圖形系統(tǒng)顯示單元分割情況。 （4）帶寬優(yōu)化。 （5）節(jié)點坐標(biāo)的確定。 （6）檢查單元分割的合理性。 （7）局部網(wǎng)格的自適應(yīng)加密。 （8）有限元模型的尺寸優(yōu)化。32.正確答案: 分段掃描線算法的原理為： 掃描線算法通過計算每一行掃描線與各物體在屏幕上投影之間的關(guān)系來確定該行的有關(guān)顯示信息。 每條掃描線被各多邊形邊界在xy平面上的投影分割成若干段，在每段中最多只有一個多邊形是可見的。 只要在段內(nèi)任一點處，找出在該處Z值最大的一個多邊形，這個段上的每個象素點就用這個多邊形的顏色來填充。33.正確答案:是按照機械動態(tài)特性的要求對機械產(chǎn)品或構(gòu)圖（圖形）進行動力學(xué)建模，并作動特性分析；根據(jù)對其動特性或預(yù)定的動態(tài)設(shè)計目標(biāo)，進行結(jié)構(gòu)修改，再設(shè)計和結(jié)構(gòu)重分析，直到滿足結(jié)構(gòu)動特性的設(shè)計要求。34.正確答案:（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。35.正確答案: （1）梯度法的特點： 1、梯度法理論明確，程序簡單，計算量和存儲量較少，對初始點的要求不嚴(yán)格。 2、負(fù)梯度方向不是理想的搜索方向，梯度法也不是一種理想的方法，梯度法的收斂速度并不快。 3、梯度法的迭代全過程的搜索路線呈鋸齒狀。 （2）共軛梯度法的特點： 1、全局收斂（下降算法），線性收斂； 2、每步迭代只需存儲若干向量（適用于大規(guī)模問題）； 3、有二次終結(jié)性（對于正定二次函數(shù)，至多n次迭代可達opt.）36.正確答案: 1、CAD是指人們在計算機軟、硬件的輔助下對產(chǎn)品或工程進行設(shè)計、繪圖、分析計算、修改和編寫技術(shù)文件以及顯示、輸出的一種計算方法。 2、一般把應(yīng)用于CAD作業(yè)的計算機（中、小型或微型計算機等）、軟件（計算機的操作系統(tǒng)、圖形支撐軟件和專業(yè)應(yīng)用軟件等）以及外圍設(shè)備（打印機和繪圖儀等），總稱為CAD系統(tǒng)。37.正確答案:D38.正確答案:用以輸出圖形39.正確答案:[a1，b]40.正確答案:D41.正確答案:單元數(shù)量取決于要求的精度、單元的尺寸、以及自由度的數(shù)量，雖然，單元的數(shù)量越多精密度越高，但是也存在一個界限，超過這個值，精度的提高就不明顯。單元數(shù)量大，自自由度數(shù)也越大，計算機內(nèi)存量有時會不夠。42.正確答案:D43.正確答案:零部件的組成方式44.正確答案:C45.正確答案:耦合優(yōu)化策略；分解協(xié)調(diào)優(yōu)化策略；分散優(yōu)化策略46.正確答案:不是。單元的數(shù)量取決于要求的精度、單元的尺寸和自由度數(shù)。雖然一般單元的數(shù)量越多精度越高，但也有一個界限，超過這個值，精度的提高就不明顯。47.正確答案:（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項尺寸大，該方向上的變形時被約束住的，沿Z項的應(yīng)變?yōu)榱恪＃?）彈性矩陣不同：將平面應(yīng)力問題彈性矩陣中