可靠性設計課件

《現(xiàn)代設計方法》輔導及復習王新華《現(xiàn)代設計方法》輔導及復習王新華創(chuàng)新設計1.敘述發(fā)明創(chuàng)造原理中的”局部質量原理”內容？2.解決物理沖突的分離原理有哪幾種？創(chuàng)新設計1.敘述發(fā)明創(chuàng)造原理中的”局部質量原理”內容？2創(chuàng)新設計

3.請簡要解釋TRIZ理論中的物理沖突，并舉一個物理沖突的例子。

物理沖突是指為了實現(xiàn)某種功能，一個子系統(tǒng)或元件應具有一種特性，但同時出現(xiàn)了與該特性相反的特性。例如飛機的機翼大易起飛，但同時造成高速機動性差的相反特性；又如：魚桿越長魚鉤可甩的越遠，更有利垂釣，但同時造成攜帶不

方便的相反特性。創(chuàng)新設計3.請簡要解釋TRIZ理論中的物理沖突，并舉一個物創(chuàng)新設計

3.請簡要解釋TRIZ理論中的物理沖突，并舉一個物理沖突的例子。

物理沖突是指為了實現(xiàn)某種功能，一個子系統(tǒng)或元件應具有一種特性，但同時出現(xiàn)了與該特性相反的特性。例如飛機的機翼大易起飛，但同時造成高速機動性差的相反特性；又如：魚桿越長魚鉤可甩的越遠，更有利垂釣，但同時造成攜帶不

方便的相反特性。創(chuàng)新設計3.請簡要解釋TRIZ理論中的物理沖突，并舉一個物創(chuàng)新設計4.下圖為TRIZ理論解決發(fā)明問題的一般方法，在問題解決過程中，需分別應用40條發(fā)明創(chuàng)造原理、應用技術知識和39個工程參數(shù)。請在3個階段（圖中？號處），分別填入需應用上述的知識或工具。40條發(fā)明創(chuàng)造原理39個工程參數(shù)應用技術知識創(chuàng)新設計4.下圖為TRIZ理論解決發(fā)明問題的一般方法，在問創(chuàng)新設計

5.簡述TRIZ的核心思想?1.技術系統(tǒng)具有客觀的進化規(guī)律和模式；

2.各種技術難題、沖突和矛盾的不斷解決是推動這種進化過程的動力；3.技術系統(tǒng)發(fā)展的理想狀態(tài)是用盡量少的資源實現(xiàn)盡量多的功能。6．簡述總體與部分的分離原理。

所謂總體與部分的分離原理是將沖突雙方在不同的層次分離，以降低解決問題的難度。當沖突雙方在關鍵子系統(tǒng)層次只出現(xiàn)一方，而該方在子系統(tǒng)、系統(tǒng)或超系統(tǒng)層次內不出現(xiàn)時，總體與部分的分離是可能的創(chuàng)新設計5.簡述TRIZ的核心思想?1.技術系統(tǒng)具有客觀創(chuàng)新設計

7．什么是負向參數(shù)？指這些參數(shù)變大時，使系統(tǒng)或子系統(tǒng)的性能變差。8．沖突矩陣中的行列各是什么意義？

沖突矩陣中的行所代表的工程參數(shù)是希望改善的一方，沖突矩陣中的列所描述的工程參數(shù)為沖突中可能引起惡化的一方。9．TRIZ理論的主要內容是什么?答案：基本分析方法、40條發(fā)明創(chuàng)造原理、沖突矩陣、分離原理、物質-場分析法、理想化方法、技術進化、ARIZ法等。創(chuàng)新設計7．什么是負向參數(shù)？8．沖突矩陣中的行列各是什么意創(chuàng)新設計

10．設計的三個層面是什么?答案：設計哲學、設計理論與方法、應用11．什么是正向參數(shù)？答案：指這些參數(shù)變大時，使系統(tǒng)或子系統(tǒng)的性能變好。創(chuàng)新設計10．設計的三個層面是什么?有限元法

1.試簡述等參元有什么特點。

等參單元內任一點的位移與節(jié)點位移之間的關系恰好和該點的坐標與節(jié)點坐標之間的關系相同。2.試闡述虛位移原理和最小勢能原理，并說明二者的等價性。虛位移原理：若對于任何從協(xié)調的變形狀態(tài)開始的虛位移，外力所做的虛功等于彈性體所接受的總虛應變能，則彈性體在給定的外力載荷和溫度分布下處于平衡狀態(tài)。

最小勢能原理：在所有可能滿足位移邊界條件和變形協(xié)調條件的位移中，只有那些同時滿足平衡條件和力的邊界條件的那一組位移，使系統(tǒng)的總勢能取最小值。也就是說，在幾何可能的一切容許位移和形變中，真正的位移和形變使總勢能取最小值；反之，使總勢能取最小值者也必是真正的位移和形變。有限元法1.試簡述等參元有什么特點。等參單元內有限元法3有限元法3有限元法4有限元法4有限元法5.有限元法最早以解決結構力學、彈性力學問題發(fā)展起來的，它的理論基礎是

變分原理。6.7．試列舉有限元分析中常用單元類型（至少5種）桿單元（梁單元）；平面單元；薄板（彎曲）單元多面體單元；等參數(shù)單元；軸對稱單元有限元法5.有限元法最早以解決結構力學、彈性力學問題發(fā)展起來有限元法8．有限元求解中，力學模型的簡化需要注意哪些問題？判別實際結構是屬于哪一種問題注意實際結構的對稱性對實際結構建模時可以去除一些不必要的細節(jié)簡化后的力學模型必須是靜定或超靜定結構9．有限元工程分析中，為減小解題規(guī)模而采取的“周期性條件”是何含義？機械上有許多旋轉件，其結構形狀和所受載荷呈現(xiàn)周期性變化的特點，利用這些結構上的特點，只切出其中一個周期來分析，計算工作量將減為原來的1/n(n為周期數(shù))。當然，在切開處必須使它滿足周期性約束條件。有限元法8．有限元求解中，力學模型的簡化需要注意哪些問題？9有限元法10．有限元分析中，對稱結構是指幾何形狀、尺寸、和對稱于某一直線或平面的結構。答案：載荷、約束條件11．如果過彈性體內的任一點的某一斜面上的切應力等于零，則該斜面上的正應力稱為該點的。答案：主應力12.有限元網(wǎng)格劃分中，網(wǎng)格質量是指網(wǎng)格的合理性。答案：幾何形狀有限元法10．有限元分析中，對稱結構是指幾何形狀、尺寸、有限元法13.有限元分析中，當結構形狀對稱時，其網(wǎng)格劃分

，以使模型表現(xiàn)出相應的對稱性。答案：也應對稱14.在彈性力學的平衡方程中，力的平衡微分方程描述（）A體積力與應力的平衡B內力間的平衡C表面力與應力的平衡D外力間的平衡答案：A15.平面三角形單元也稱為（）單元

A線性應變B線性變形C常應變或常應力D線性應力答案：C有限元法13.有限元分析中，當結構形狀對稱時，其網(wǎng)格劃分優(yōu)化方法12優(yōu)化方法12優(yōu)化方法3優(yōu)化方法3優(yōu)化方法4優(yōu)化方法4優(yōu)化方法優(yōu)化方法優(yōu)化方法優(yōu)化方法優(yōu)化方法優(yōu)化方法優(yōu)化方法5.要建造一個容積為1500m3的長方形倉庫，已知每平方米墻壁、屋頂和地面的造價分別為4元、6元和12元?；诿缹W的考慮，其寬度應為高度的兩倍。欲使其造價最低，試建立該優(yōu)化設計的數(shù)學模型。優(yōu)化方法5.要建造一個容積為1500m3的長方形倉庫優(yōu)化方法優(yōu)化方法優(yōu)化方法20.設目標函數(shù)f(X)=4x12+3x22－4x1x2－8x1,取初始點X(0)=[0，0]T,經(jīng)一次一維優(yōu)化搜索,得到最優(yōu)點X(1)=[1，2/3]T。1）試反求該一維優(yōu)化搜索的搜索方向和最優(yōu)步長。2）試計算f(X)在X(1)處的梯度，并以X(1)為起點，沿該梯度的負方向做一次一維優(yōu)化搜索。優(yōu)化方法20.設目標函數(shù)f(X)=4x12+3x22－優(yōu)化方法優(yōu)化方法優(yōu)化方法6.請列出下列約束優(yōu)化問題的混合懲罰函數(shù)表達式

minf(X)=x1

2+x22-4x1-6x2+13s.t.g(X)=x1+2-x2≤0h(X)=x2+x1-3=0優(yōu)化方法6.請列出下列約束優(yōu)化問題的混合懲罰函數(shù)表達式優(yōu)化方法7.

簡述優(yōu)化設計問題的設計可行域含義。

在優(yōu)化設計問題中，所有不等式約束的約束面共同構成一個復合約束面，它所包圍的區(qū)域是設計空間中滿足所有不等式約束條件的空間，該區(qū)域稱為設計可行域，若用符號D表示，設計可行域記為

當n維優(yōu)化設計問題有m個不等式約束和p個等式約束時，其設計可行域表示為

優(yōu)化方法7.簡述優(yōu)化設計問題的設計可行域含義。優(yōu)化方法8．簡述函數(shù)梯度的性質。1）梯度矢量與過點x的等值線的切線正交。2）負梯度矢量方向是函數(shù)在x點處的最速下降方向。9、內點法的初始點必須是，外點法的初始點可以是。答案：內點，內點或外點。

10、約束最優(yōu)解的最優(yōu)值無約束最優(yōu)解的最優(yōu)值。答案：大于或等于11.梯度法中相鄰迭代點的梯度是相互（）A共軛的B正交的C平行的D重合的答案：B優(yōu)化方法8．簡述函數(shù)梯度的性質。2）負梯度矢量優(yōu)化方法12．優(yōu)化方法12．優(yōu)化方法解得下一個迭代點為優(yōu)化方法解得下一個迭代點為優(yōu)化方法13．機械優(yōu)化設計的一般過程有多項工作內容，其中最關鍵的是哪兩方面工作？答案：機械優(yōu)化設計的一般過程中，最關鍵的兩方面工作：將優(yōu)化設計問題抽象成優(yōu)化設計數(shù)學模型，通常簡稱它為優(yōu)化建模；后是選用優(yōu)化算法及其程序在計算機上求出這個模型的最優(yōu)解。通常稱它為優(yōu)化計算。14．簡述內點法和外點法的不同點。答案：1）內點法構造的懲罰函數(shù)是定義在可行域內，懲罰因子遞減，求解過程也在可行域內完成，它是一種求解不等式約束優(yōu)化問題的有效方法。所有迭代點都是一個可行的設計方案。2）外點法構造的懲罰函數(shù)是定義在可行域外，懲罰因子遞增，迭代點從可行域外逐漸逼近約束邊界上的最優(yōu)點，可方便地處理具有等式約束的優(yōu)化設計問題。優(yōu)化方法13．機械優(yōu)化設計的一般過程有多項工作內容，其中最關優(yōu)化方法15、對于一個n維設計空間問題，等式約束的個數(shù)p不可

維數(shù)。答案：多于

16、常用的一維搜索方法有

和

。答案：0.618法、二次插值法

17、變尺度法的第一個搜索方向是（

）

A共軛方向

B牛頓方向

C負梯度方向

D變尺度方向答案：C優(yōu)化方法15、對于一個n維設計空間問題，等式約束的個數(shù)p不可優(yōu)化方法18.某汽車行駛速度x與每公里耗油量的函數(shù)關系為，試用黃金分割法完成車速在0.2—1.2km/min時一次區(qū)間搜索，求最經(jīng)濟車速x*，并判斷迭代終止條件。（精度）在初始區(qū)間[a,b]=[0.2,1.2]中取兩點，并計算函數(shù)值優(yōu)化方法18.某汽車行駛速度x與每公里耗油量的函數(shù)關系為，試優(yōu)化方法比較函數(shù)值，縮短搜索區(qū)間判斷迭代終止條件

不滿足迭代終止條件，需繼續(xù)縮短搜索區(qū)間以求得最經(jīng)濟車速。優(yōu)化方法比較函數(shù)值，縮短搜索區(qū)間判斷迭代終止條件不滿足迭可靠性設計1.

若影響某個隨機變量的獨立因素很多，且不存在起決定作用的主導因素，則該隨機變量一般用__正態(tài)

____分布來描述。2.試簡述可靠性及可靠度的定義?？煽啃灾府a(chǎn)品在規(guī)定的條件、規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的能力?？煽慷仁钱a(chǎn)品在規(guī)定的條件、規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的概率。3.A、B、C三個廠家生產(chǎn)同一類型的某產(chǎn)品。A廠家稱他們生產(chǎn)的產(chǎn)品取100個樣本做壽命試驗，工作到1000個小時時，只有5個失效；B廠家稱他們生產(chǎn)的產(chǎn)品的中位壽命是5000小時；C廠家稱他們生產(chǎn)的產(chǎn)品的平均壽命為10000小時。假設此產(chǎn)品的失效率為常數(shù)。從可靠性指標判別，哪個廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品質量最好?？煽啃栽O計1.若影響某個隨機變量的獨立因素很多，且不存可靠性設計可靠性設計可靠性設計4.某個構件工作時最大工作應力為200MPa,最小工作應力為170Mpa，此構件材料強度的均值為

＝220Mpa，標準差

＝15Mpa，求此構件強度的可靠度?？煽啃栽O計4.某個構件工作時最大工作應力為200MPa,可靠性設計5.6.7.可靠性設計5.6.7.可靠性設計8.可靠性設計8.可靠性設計可靠