现代设计方法模拟试题

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1、现代设计方法模拟试卷一、单项选择题(本大题共20小题。每小题 1分。共20分) 1CAD 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.计算机辅助设计C.计算机辅助制造D.计算机辅助工艺规程设计2. 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5.8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.6，7，83. 设备坐标系的维数一般为( )A.一维B.二维C三维D.四维4将平面图形沿X方向平移10个单位，沿Y方向平移15个单位，其坐标变换矩阵为()100 _-100-100

2、1000A.010B.010C.0150D.015010151-10-151100110015. 在三维几何实体的实现模式中，有一种方法其基本思想是：几何实体都是由若干边界外表 面包容而成的，通过定义和全面存储这些边界外表面信息就可以建立实体几何模型，该方法 是( )A. CSG法B. B-rep法C.光线投影法D.扫描表示法6. 若函数F(x)在D1上具有连续二阶导数(D是D1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7编码裁剪法(Cohen-Sutherland法)中，某点在窗口右方，则其代码应为()A.

3、 0001 B. 0010 C. 0100 D. 10008. 在单峰搜索区间XdlgVXg)内，取一点x2，用二次插值法计算得x4(在伙严3内)，若x2x4,并且其函数值F (x4)F(x2)，则取新区间为()A. x4,x3B. x2,x3C. x1,x2D. x1,x49. 多元函数F(X)在点X*附近偏导数连续，F(X*)=0且H(X*)正定，则该点为F(X)的()A.极小值点B.极大值点 C.鞍点 D.不连续点 10.目标函数F (x) txj+x； XX2，具有等式约束，其等式约束条件为h(x)=X+x2-1=0,则目标函数的极小值为( )A. 1B. 0.5C. 0.25D. 0

4、.1A. F =-100KNyiF =-50KNyjFyk=0ykB. F =-80KNF =-70KNFyk=0yiyjykC. F =-70KNF =-80KNF =0yiyjykD. F =-50KNF =-100KNF =011. 图示三角形单元非节点载荷的节点等效载荷为( )yiyjyk12. 刚架杆单元与平面三角形单元()A.单元刚度矩阵阶数不同B.局部坐标系的维数不同13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14某刚架单元两节点局部码为1 和 2，对应的总体编码为,4 和 3，则局部座标系下的单元刚 度

5、系数kl2在总体刚度矩阵中的位置为（）A.第1行第2列B.第4行第3列C.第4行第6列 D.第10行第11列1 5.若把平面应力问题的单元刚度矩阵改为平面应变问题的单元刚度矩阵只需将（ ）A. E换成E/（1屮2）,卩换成（1屮2）B. E换成E/（1屮2）,卩换成（1屮）C. E换成E/（1屮）,卩换成（1屮2） D. E换成E/（1屮）,卩换成（1屮16. 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17. 零件的强度和应力均服从正态分布，即N（卩q）； N（卩Q）,且知卩沖，当g增大时，零件r r s s r s r的可靠度（ ）A

6、.降低B.提高C.不变D.无法确定18. 当系统中任何一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19. 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20. 任选N0个产品，在规定的条件下进行可靠性实验。记录了对应时间间隔tt+At的产品失效数%（； t时刻的累积失效数Nf（t）；和仍正常工作的产品数Ns（t）。拟计算t时刻的累 计失效频率F （t）,其计算式为（）A N （t） c N （t）AN （t）AN （t）A.fB. C. f D.aN0N0N0AtN0 -Nf（t）At二、多项选择题（

7、本大题共5 小题。每小题2分.共 10分）21下列设备属于CAD的输入设备的，有（）A.显示器B.扫描仪C.键盘D.绘图仪E.光笔22. 通过矩形窗口与矩形视区的匹配，可以实现图形的（ ）A.放大B.缩小C.锗切D.摇视E平移23. 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（ ）C.单纯形 D. Powell法E.变尺度法C.分块性D.稀疏性E.对称性列情况系统可以正常工作的MBA.坐标轮换法B.梯度法24. 单元刚度矩阵具有（ ）A.奇异性B.正定性25. 如图所示的24表决系统是（ ）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

8、D. a、c 正常 b、d 失效E. a、d 失效 b、c 正常 三、填空题（本大题共 10小题，每小题1分，共 10分）26. 可靠度是对产品可靠性的度量。27. 系统的可靠度取决于组成系统的零部件的可靠度和零部件白方式。28. CAD系统的软件根据其用途可分为三类，它们是：系统软件、软件和专用。29在实体的边界表面表示法（Brep中，实体外表面信息数据可分为两类，它们是几何信息 数据和信息数据。30.优化问题按目标函数的性质和约束的性质分为无约束优化问题和问题。31对于一种优化算法，如果从理论上讲经过有限步搜索可求出二次目标函数的极值点，则 这种算法具有次收敛性。32. 工程数据采用程序化

9、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。33. 梯度方向是指增长最快的方向。34. 对结构进行分析时，结构所受的载荷可以分为节点载荷和非节点载荷，对 载荷需要进行载荷的移置处理。35用有限元法求解汽车在路面谱激励下的响应，该问题属于问题。四、简答题（本大题共 5小题，每小题6分，共 30分）36. 在进行图形处理时，为什么要引入规格化设备坐标系？37. 迭代法的基本思想是什么？常用的终止准则有哪些？38. 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？39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？40.试简述编码剪裁（Cohe

10、n-Sutherland）算法的基本原理。五、计算题（本大题共4小题，41、42题各5分，43、44题各10分，共 30分）41.已知某零件的工作应力和材料强度均服从正态分布，且应力的均值为480Mpa，标准差为 36Mpa,材料强度的均值为480Mpa,标准差为36Mpa,试确定零件的可靠度（已知（1.4） =0.9192,（-1.4） = 0.0807）。42.用梯度法，从起始点x （0）二0,0T开始,求无约束问题MinF（x）=x2 + x2 - x1x 2+4 x2 -10的最优解。（计算两步）43一组合变换如下，先将图形绕(3，4)点旋转 60，然后放大一倍。(1) 试求该组合变换

11、的变换矩阵；(2)三角形各顶点的坐标为A (10, 0)、B (10, 20)、C (0, 20),试求经过上述变换后三角形各顶点坐标。44如图所示的平面桁架,由两个单元组成,单元(1)与单元(2),二者之间角为 45,单 元(1)的局部坐标正方向为沿轴线方向由节点1 指向节点 3,单元(2)的局部坐标正方向为 沿轴线方向由节点 2 指向节点 3, 在局部坐标系下每个单元的刚度矩阵分别为K (1) =E阵k.-11，K(2)=LK (i)，求桁架的总体刚度矩现代设计方法参考答案一、单项选择题1 B2C3C4A5B6A7B8D9A10C11 D12D13B14D15B16C17A18A19B20

12、A二、多项选择题21BCE22ABD23BE24ACE 25ABCDE三、填空题26概率 27组合 28支撑 29拓扑结构 30有约束优化 31二 32拟合成经验公式 33函数值 34非节点 35瞬态四、简答题 36(1)由于用户的图形是定义在世界坐标系里，而图形的输出是定义在设备坐标系里。不同的图形设备具 有不同的设备坐标系且其工作范围也不相同。(2)为了便于图形处理，有必要定义一个标准设备，引入与设备无关的规格化设备坐标系，采用一种无量纲 的单位代替设备坐标，当输出图形时，再转化为具体的设备坐标。(3)规格化设备坐标系的取值范围是左下角(0, 0),右上角(1, 1),其工作范围为01。

13、37(1)迭代法的基本思想是“步步逼近”，最后达到目标函数的最优点。首先选择一个尽可能接近极值点的始点,从初始点出发,按照一定的原则寻找可行方向和初始步长,向前跨 出一步,得到新点,再把新点作为初始点重复进行。每次迭代都必须使目标函数值向最优值靠近。( 2)常用的终止规则有(a) 用相邻两点的矢量差的模作为终止迭代规则。|x(k+1)- x(k)| e(b) 用两次迭代的目标函数值之差作为终止迭代规则。、F (k+1) F (k)F (k+1) F (k) 或 F (k)(c) 用梯度的模作为终止迭代规则。|VF(k+1)| 38 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

14、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。 39(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) (a)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。(b)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。 40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

15、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。五、计算题41零件的工作应力和材料强度均服从正态分布，且G 二 78MPa,卩二 600MPaQ 二 36MPa,卩二 480MPa r r s s.M _卩一卩.p r匕2 +Q 2rs600 - 480782 + 3621.39686查表得，该零件的可靠度为:R=0.9192442. （1）求初始点梯度 VF（x） 2x1 - x2，2x2 - x1 + 4tVF （x（10） 0,4t（2）第一次搜索 |VF （x（10）| 4 S（0）-VF （x（10）/4 -0,1ta（o） 2x（1） x（o）+ aS（o） 0,0

16、T -20,1T 0,-2T(3)第二次搜索VF(x)2S（1） -VF（x（1）/2-0,1Ta（1） 1 x x + aS（1） 0,-2T -21,0T -1,-2T43.（1）将图形绕（3，4）点旋转 60的变换矩阵： 1 0 0 cos（60。）sin（60。）0_1 0 0_10 1 0-sin（60。）cos（60。）00 1 0-3 - 4 10 0 13 4 10.50.8660- 0.8660.504.9643 - 0.598 12 0 0将图形放大一倍T 0200 0 1该组合变换的变换矩阵： 0.50.8660_20011.7320_T x T 1 0-0.8660.5

17、0020-1.73210124.9643- 0.59810019.928-1.196110 0 1三角形顶点坐标矩阵为：AABC二102010 20 110011r 11.73201 19.92816.1241110201|1 1.73210=rr-14.71236.12410201J9.928-1.1961r 24.71218.8041变换后三角形的坐标：AABC二AABC x Tcos a44平面桁架的坐标转换矩阵为Te二sin a 00 cosa0 1 (e)sin a2)a二 135。0 1 0 01， 2- 1 1 0 01T(2)=_0 0 0 1_2_ 0 0 1 1_由局部坐标

18、系与总体坐标系的关系知：单元（1）T 二T (e) 1 KL) T (ej(2)a二90，单元00001kId 二 T】kL)Td)L Err0101r0000r010111k l二T】k l TL空Err11114r1111r 1111在整体坐标下单元的刚度矩阵为B】e）=单元（1）局部码对应的总码为 1、3，单元（2）局部码对应的总码为 2、3K11K31K 1 (1)13K33K11K31K 1(1)13K33-1、辽按照刚度订成法，可得出总体刚度矩阵为0001=K (1)0K (1)11130K(2)K (1)2223K (1)K(2)K (1) + K 313233334444v24_4_4_ 1 +444