1、2018年自考現代設計方法試題及答案填空題.彈性力學問題的有限位移法，包括三個步驟：結構離散法、單元分析、整體分析。.設計的發展分為四個階段：直觀發展階段、經驗發展階段、中間試驗輔助設計階段、現代設計階段。.當前，CAD的應用主要有以下幾個方面：工程設計與分析、幾何造型、繪圖、工程數 據庫和設計文檔。.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上，為系統的約束條件所允許的任意微小位移。.單元：即原始結構離散后，滿足一定幾何特性和物理特性的最小結構域。.求解一維目標函數f（a）的極小點和極小值的數值迭代方法稱為一維搜索方法。.可靠性是指機械產品在規定的

2、條件下和規定的時間內完成規定功能的能力，是衡量機械產品質量的一個重要指標。.工業設計主要包括三個方面的內容：1）產品的設計，2）與產品有關的視覺傳達設計，由產品設計擴展開的環境設計。產品設計相關因素涉及到功能，技術，審美三個方面的內容。它們是互相依存、互相 制約、互相滲透，組成了一個矛盾的統一體。.工程數據處理的兩種方法是：將設計數據轉變為程序，利用數據庫管理設計數據。.彈性力學平面問題的基本方程有三個：幾何方程、物理方程、平衡方程。.機電產品零件失效曲線分為三個區域，分別為：早期失效區域、正常工作區域和功 能失效區域。.CAD是采用硬件與計算機軟件系統輔助人們對產品或工程進行設計的方法與技術

3、， 包括設計、繪圖、工程分析、文檔制作等設計活動，是一種新的設計方法，也是一門多學科 綜合應用技術。15.產品設計構思方法：自由構想法、系統構想法、.類比構想法。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產品設計涉及到功能，技術，審美三個方面的內容。它們是互相依存、互相制約、 互相滲透，組成了一個矛盾的統一體。19黃金分割法又稱0.618法，它是通過不斷縮短搜索區間的長度來尋求一維函數f（X）的極小點。20失效率也稱故障率 產品工作到t時刻后，單位時間內失效的概率。.產品設計相關因素有：功能、技術、審美。.

4、優化設計的數學模型由設計變量、目標函數、約束條件三部分組成。.傳統的設計方法是靜態的，經驗的，手工的方法?，F代設計方法動態的，科學的， 計算機的方法（CAD, CAE等）。.把物體的形狀及其屬性轉變為計算機的內部表示。對于機械CAD系統，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、工業設計的目標：功能和美的統一。.彈性力學的有限元分析計算可分為三個步驟：物體離散、單元分析、整體分析與求解.色度學是對顏色刺激進行測量、計算和評價的學科。.可靠度表示產品在規定的工作條件下和規定的時間內完成規定功能的概率.節點力：單元與單元間通

5、過節點的相互作用力。簡答題1簡述全壽命周期設計的特點：答：P237P238.簡述整體剛度矩陣的集成規則。答：(1)先求出每個單元的剛度矩陣 K; TOC o 1-5 h z (2)將【K】的每個子塊Kij進行換號，換成對應的整體編號；(3)將換號以后的子塊送到整體剛度矩陣中的對應位置上；(4)若在同一位置上有幾個單元的相應子塊送到，則應進行疊加。.簡述對于平面剛架問題，如何將整體坐標系的單元剛度集成為總體剛度矩陣。答：(1)對于一個n個節點的平面鋼架結構，將總體剛度矩陣K劃分成nxn個子區間，然后按節點總碼的順序進行編號；(2)將整體坐標系中單元剛度矩陣的各子矩陣，根據其下標的兩個總碼對號入座

6、，寫在 總體剛度矩陣相應的子區間內；(3)同一子區間內的子矩陣相加，成為總體剛度矩陣中相應的子矩陣，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？.(1)單元尺寸越小，單元數越多，分析計算精度越高(2)總剛矩陣具有對稱性、稀疏性以及非零元素帶形分布規律。(3)只存儲主對角線元素以及上 (或下)三角矩陣中寬為 NB的斜帶形區內的元素，可以大 大減小所需內存量。.試寫出從視區中一點 V(xv,yv)到窗口中一點 W(xw,yw)的變換公式及相應參數的意義。答變換公式是：二；一， 2% WQ+用1 U仆% -w獨)+w其中窗口坐標：編名L視窗坐標w上研一窗口 x坐標最左和最右位苴：

7、vuv rivi肘斯黝窗口 型標最下(_低)和最上f高位置：以思S視窗X坐標最左和最右位置F日以一視窗丫坐標顯下(低)利素上(高位置，.簡述強度一應力干涉理論中“強度”和“應力”的含義，試舉例說明之。答.強度一應力干涉理論中“強度”和“應力”具有廣義的含義：“應力”表示導致失 效的任何因素；而“強度”表示阻止失效發生的任何因素?！皬姸取焙汀皯Α笔且粚γ艿膬蓚€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計中，“強度”就是指材料的強度，“應力”就是指零件危險斷面上的應力，但在解決壓桿穩定性的可靠性設計中，“強度”則指的是判斷壓桿是否失穩的“臨界壓力”，而“應力”則指壓桿所受

8、的工作壓力。.簡述創新思維的法則和形式有哪些？答：教材P228.簡述CAD計算機繪圖、計算機形圖學的概念、區別及聯系。答：CAD是一種用計算機硬軟件系統輔助人們，對產品或工程進行設計的方法與技術，包括設計、制圖、工程分析與文檔制作等設計活動。計算機繪圖是實用圖形軟件和硬件進行繪圖及有關標注的一種方法和技術，是以擺脫繁重的手工繪圖為目標的。計算機形圖(CG)是研究通過計算機將數據轉換為圖形，并在專業設備上顯示的原理方法和技術的科學。三者既有區別也有聯系。表述如下：計算機繪圖是CG中涉及工程圖形繪制的一個分支,它為人們用軟件操作提供服務 ；計算機繪圖不是 CAD的全部內涵，但是 CAD技術的基礎之

9、 一;CG是一門獨立的科學， 有自己豐富的技術內涵， 它與CAD有明顯區別，但它的有關圖形 處理的理論與方法構成了 CAD技術的重要基礎。 TOC o 1-5 h z .在內點罰函數法中，初始罰因子的大小對優化計算過程有何影響？答.在內點罰函數法，若初始罰因子選得過小，則迭代點有跑出可行域的危險，使優化過程失??；若初始罰因子選得過大，則導致前幾次的迭代點遠離約束邊界，使計算效率降低。.可靠性與可靠度二者在概念上有何區別與聯系？答.可靠性是指產品在規定的時間內，在規定的條件下，完成規定功能的能力；可靠度是指產品在規定的時間內，在規定的條件下，完成規定功能的概率；兩者的聯系就在于，可靠度是對產品可

10、靠性的概率度量。.簡述在處理總體剛度矩陣時引入豎帶矩陣的可能性與必要性。其帶寬如何計算？答.可能性：稀疏性及帶寬性必然性：減少內存NB=(相鄰節點總碼的最大差值 +1)X節點的自由度數12簡述綠色產品的定義及內涵答：P244.對于平面桁架中的桿單元，其單元剛度矩陣在局部坐標系中是幾階方陣？在整體坐標系中是幾階方陣？并分析出兩坐標系間的坐標轉換矩陣。答.在局部坐標系是2階方陣在整體坐標系是4階方陣坐標轉換矩陣Tm=14.簡述可行方向法中00cosa sin a對于約束優化設計問題：minF(X) (XC Rn)s.t.gu(X) 0(u=1,2,，m) 確定適用可行方向 S時應該滿足的要求。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(2)滿足適用方向(目標函數值下降)的要求 F(X(k)TS(k)0(3)同時滿足1、2要求的即為適用可行方向。.產品設計與機械設計的區別和聯系有哪些？答：區別：產品設計最根本的出發點，就是以人為中心來考慮問題。人的基本要求有兩 個方面：一是使用功能，二是審美要求。產品設計的任務就是要實現這兩方面的統一。所以凡是要求實現使用功能與美觀相統一的產品，都屬于產品設計的范疇，而那些只要求實用， 與人實用無直接關系的零部件是屬于機械設計的范疇。聯系：機械設計不能代替產品設計，機械設計是產品設計的基礎，只有雙方結

12、合與協作，才能設計出理想的產品。.簡述梯度法的基本原理和特點。答：梯度法又稱為最速下降法，基本原理是在迭代點附近采用使目標函數值下降最快的 負梯度方向作為作為搜索方向，從而求得目標函數額極小值。其特點為：迭代計算簡單，只需要求一階偏導數， 所占的存儲單元少， 對初始點的要求不高，剛開始收斂速度較快，在接近極小位置時收斂速度很慢。.與文件系統相比，數據庫系統的主要特征有哪些？答：數據庫的主要特征有：（1）實現了數據共享，減少了數據冗余；（2）數據存儲的結構化；（3）增強了數據的獨立性；（4）加強了對數據的保護。一、填空題（每空1分，共25分）1、人類從事設計活動大致經歷了四個階段。分別為 、。2

13、、傳統設計方法是以、為特征的設計方法。 TOC o 1-5 h z 3、現代設計方法與傳統設計方法的關系是、。4、設計方法學研究的主要內容是 5、產品設計的類型可分為、。6、常用系統可靠度的分配方法為、。7、有限元法求解問題的主要計算步驟、。二、簡答題（共35分）1、工業造型設計的特征。（6分）2、詳述機械產品的設計過程。（10分）3、故障樹分析法及其特點。（11分）4、有限元分析法的實質。（8分）三、計算題（共40分）1、用加權計分法對某手表的三種設計方案進行評價。（12分）附1:評價目標樹：附3三種設計方案的評分結果目標方案防水防磁防震夜光外觀價格19S8909928788?3778709102、要用薄鋼板制造一體積為8斕的不帶上蓋汽車貨箱，由于運輸的貨物長度不能 小于4也，為了使耗費鋼板最少并減少質量.應如何選取貨箱的長寬叼和高（8 分）3,用黃金分割法求函數/=3/-4了+ 2的極小點（已知初始區間2句=0,2,迭代2次即區間縮小兩次。X （12分）4,由三個子系統組成的系統，設每個子系統分配的可靠度相等，系統的可靠度為 乩分別求串鞋系統時每個子系統的可靠度/，并聯系統時每個子系統的可靠度 火井