長風破浪會有時，直掛云帆濟滄海。高等教育工學類自考-02200現代設計方法筆試（2018-2023年）真題摘選含答案（圖片大小可自由調整）卷I一.參考題庫(共30題)1.常用的迭代終止準則有哪些？2.工程設計的參數一般可分為幾何參數和（）兩種類型。3.機械優化設計4.如果兩個隨機變量A和B均服從正態分布，即A＝N（500，0.05），B＝N（200，0.02），則隨機變量A在0.05之間分布的百分數與隨機變量B在0.02之間分布的百分數（）。5.約束條件6.約束可以分為那幾種？7.優化設計的數學模型通式。8.并聯系統的可靠度比組成該系統的零件的可靠度（）A、底B、高C、相等D、不確定9.CAD系統中，支撐用戶進行CAD工作的通用性功能軟件是（）A、系統軟件B、支撐軟件C、專用操作軟件D、專用應用軟件10.從硬件方面看，CAD系統大致可分為幾種類型？每種類型的特點如何？11.標準件的圖形構成分為四個層次：A類構件、B類構件、K類整件、G類組件，其中最基本的單元是（）。12.說明直線段編碼剪裁算法的思想和該算法的兩個主要步驟。13.對一個具體結構進行有限元分析，在劃分節點和單元時，所劃分單元的數量取決于要求的精度、單元的（）和自由度的數量。14.建立優化設計的數學模型的基本步驟。15.CSG方法是三維造型中經常使用的方法，下列不是CSG方法直接存儲的信息的是（）A、基本型體的類型B、基本型體的參數C、采用的拼合運算D、基本型體的表面信息16.簡述三維建模中表面幾何模型的主要特點。17.什么是可靠度？系統的可靠性預測和可靠性分配有何不同？18.設計19.平面三角形單元和平面剛架單元具有相同的（）A、單元形狀B、節點數C、位移分量數D、轉換矩陣20.產品工作到t時刻后的單位時間內發生失效的概率稱為（）A、平均壽命B、平均失效密度C、平均可靠度D、平均失效率21.簡述可靠度分配中的等同分配法與加權分配法的主要區別。22.功能分析設計法的基本過程包括哪些？23.串聯系統的失效模式大多服從（）A、正態分布B、對數正態分布C、指數分布D、威布爾分布24.說明實體幾何模型有哪些主要應用？25.梯度法的基本原理和特點是什么？試寫出其流程。26.對于三分之二表決系統而言，下列說法正確的有（）A、該系統只有4種能正常工作的情況B、該系統屬于廣義的工作冗余系統C、該系統屬于非工作冗余系統D、若各零件服從參數為λ的指數分布，則系統的平均壽命為E、該系統能正常工作的情況大于427.下列方法中屬于利用目標函數的導數構造搜索方向的優化方法有（）A、坐標輪換法B、梯度法C、單純形D、Powell法E、變尺度法28.海賽（Hessian）矩陣29.單元剛度矩陣和總體剛度矩陣都具有的共同特性為（）A、對稱性B、分塊性C、正交性D、奇異性E、稀疏性30.對平面桁架結構進行有限元分析，單元局部坐標系下的剛度矩陣的階數為（）階矩陣。卷I參考答案一.參考題庫1.參考答案: 1、點距準則； 2、值差準則； 3、梯度準則。2.參考答案:物理參數3.參考答案:就是在給定的載荷或環境條件下，在對機械產品的性態、幾何尺寸關系或其他因素的限制（約束）范圍內，選取設計變量，建立目標函數并使其獲得最優值的一種設計方法。4.參考答案:相等5.參考答案:在優化設計中，這種對設計變量取值的限制條件簡稱為約束條件。6.參考答案:約束可以分為顯式約束和隱式約束；也可分為邊界（側面）約束和性態（性能）約束。7.參考答案:8.參考答案:B9.參考答案:B10.參考答案: 1、集中式主機系統。該系統由一臺集中大型機（或中型、小型機）與若干圖形終端連接而成。有一個集中的數據庫統一管理所有數據。由于所有軟件都存在中集中，一旦主機失誤，將影響用戶的工作。當計算量過大時，系統響應變慢，甚至于會出現個別終端等待的現象。 2、分布式工程工作站系統，工程工作站系統本身就是一個獨立的單獨用戶CAD系統。也可以一臺主服務器為中心將若干臺工程工作站或微機連成網絡。這種CAD系統的圖形功能強，速度快，內存、外村容量大，是從事CAD課題的首選設備。 3、微型計算機系統。它的計算能力和圖形處理功能不如工程工作站，但是價格低、使用方便。11.參考答案:A類12.參考答案: 直線段編碼剪裁算法的思想：每一線段或者整個位于窗口內，或者能夠被窗口分割而使其中的一部分能很快地被舍棄。 兩個主要步驟： 第一步，先確定一條線段是否整個位于窗口內，若不是，則確定該線段是否整個位于窗口外，若是，則舍棄。 第二步，若第一步的判斷都不成立，那么就通過窗口邊界所在的直線將線段分成兩部分，再對每一部分進行第一步的測試。13.參考答案:尺寸14.參考答案:①識別要確定的未知變量（設計或決策），并用代數符號表示它們；②識別目標或判別標準，并將其表示為要最大化或最小化的函數；③識別問題的約束或限制，并將它們表示未知變量的線性或非線性的等式或不等式組。15.參考答案:D16.參考答案: 1、除了儲存線框線段外還儲存各個外表面的集合描述信息。 2、可處理與圖形相關的大多數問題，如求兩面的交線及隱藏線，形體的剖面線。 3、不能自動進行體積、重量、重心等計算。17.參考答案: 1、可靠度是產品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的概率。 2、系統的可靠性預測和系統的可靠性分配的區別是：系統的可靠性預測是按系統的組成形式，根據已知的單元和子系統的可靠度計算求得的；系統的可靠性分配是將已知系統的可靠性指標合理地分配到其組成的各子系統和單元上去，從而求出各單元應具有的可靠度。18.參考答案:是指通過認識和利用自然法則來彌補人類自身條件不足的創造性、能動性的活動。亦是圍繞目標問題的求解活動，主要以心理學研究為基礎。19.參考答案:C20.參考答案:D21.參考答案: 1、加權分配法足把各子系統在整個系統中的重要度以及各子系統的復雜度作為權重來分配可靠度的。 2、等同分配法沒有考慮各子系統的可靠度、重要性等因素，是按照各子系統可靠度均等的原則進行可靠度分配的。22.參考答案:任務抽象、功能分解、功能載體、載體組合、方案評價。23.參考答案:D24.參考答案:實體幾何模型支持繪制真實感強和消去隱藏先的透視圖和渲染圖；自動計算生成剖視圖；自動進行物性計算；可將有關零部件組裝在一起，動態顯示其運動狀態，并檢查空間能否發生干涉；支持三維有限元網格自動剖分等。25.參考答案: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，從而求得目標函數的極小值。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。 26.參考答案:A,B,D27.參考答案:B,E28.參考答案:函數F（X）在（）kX點的二階偏導數矩陣，常用H（X）表示，這個矩陣是對稱矩陣。29.參考答案:A,D30.參考答案:2×2卷II一.參考題庫(共30題)1.簡述方向導數。2.若函數F（x）在Dl上具有連續二階導數（D是Dl內部的凸集），則F（x）為D上的凸函數的充分必要條件是F（x）的Hessian矩陣（）A、半正定B、正定C、半負定D、負定3.由1O只燈泡組成的照明系統，每只燈泡的故障率為2%，用二項分布確定當有1只燈泡發生故障的概率為（）A、0.295B、0.270C、0.182D、0.094.如何提高光柵掃描顯示器的分辨率？5.CAD一詞已經成為世界通用的名詞，它是指（）A、計算機輔助工程B、計算機輔助制造C、計算機輔助設計D、計算機輔助工藝規程設計6.簡述有限元分析結果的后處理。7.由三個相同的元件組成的并聯系統，系統正常工作的條件是至少有兩個元件處于正常工作狀態，每個元件的可靠度為R=0.9，則系統的可靠度為（）A、0.972B、0.99C、0.9998.當強度和應力均服從正態分布時，可利用正態分布表根據（）來確定可靠度。9.試述可靠性的定義及機械可靠性設計方法的主要特征。10.梯度法11.對于n維優化問題，采用復合形法尋優，所構造的復合形的頂點個數不能少于（）A、n個B、n一1個C、n+1個D、2n個12.設計數據處理的常用方法有哪些？13.平面問題的彈性矩陣與材料的（）A、彈性模量有關，泊松比無關B、彈性模量無關，泊松比有關C、彈性模量和泊松比都無關D、彈性模量和泊松比都有關14.多元函數在點取得最小值的充要條件是。15.簡述數值計算的迭代方法特點。16.請寫出梯度法的迭代的步驟。17.有限元分析過程中，如何決定單元數量？18.傳統設計方法19.設計體積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，其設計變量是（）A、重量B、直徑C、面積D、體積20.簡述最優分配法的原理及特點。21.對于n維二次正定函數，用Powell法要達到函數極值點，需使用（）個共扼方向。22.內點罰函數法的特點是（）A、能處理等式約束問題B、初始點必須在可行域內C、初始點可以在可行域外D、后面產生的迭代點序列可以在可行域外23.當有兩個設計變量時，目標函數與設計變量之間的關系是（）中的一個曲面。24.對于一個無約束優化問題，若設計變量很多（n>20），且每一步的Hessian矩陣求解很費時間，則下列方法對于該類問題較為適用的是（）A、擬牛頓法B、變尺度法C、罰函數法D、復合形法25.500只燈泡工作200小時后，發現有30只損壞，此時這批燈泡的存活頻率為（）A、0.06B、0.94C、0.3D、0.1526.一般機械產品的可靠性設計程序分哪幾個階段？27.簡述設計資料處理的程序化方法中常用的兩種處理方法。28.簡述三維建模中線框模型的特點。29.若把平面應力問題的彈性矩陣改成平面應變問題的彈性矩陣，只需將（）A、E換成E／（1-μ），μ換成1／（1-μ）B、E換成E／（1-μ2），μ換成1／（1-μ）C、E換成E／（1-μ2），μ換成μ／（1-μ）D、E換成E／（1-μ），μ換成μ／（1-μ）30.若產品的平均壽命等于失效率的倒數則產品的壽命服從（）A、正態分布B、泊松分布C、指數分布D、二項分布卷II參考答案一.參考題庫1.參考答案:①偏導數是函數F（X）沿平行于坐標軸的各個特殊方向的變化率。對于函數沿任意給定方向的變化率，則需采用方向導數的概念。②方向導數描述函數在某點沿給定方向的變化率。2.參考答案:C3.參考答案:B4.參考答案: 為了提高圖形的清晰度，應增加掃描線的線數。 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量增加一倍。 2、采用逐行掃描但水平掃描頻率增高。5.參考答案:A6.參考答案:后處理所顯示的結果主要有兩類：意識結構的變形，另一類是應力和應變在結構中分布的情況。一般用結構的三維線框圖，采用與結構不同的比例尺，放大地顯示其變形的情況，在受動載荷時，也可用動畫顯示其振動的形態。結構中應力、應變或唯一的分布用云圖或等值線圖來顯示。7.參考答案:A8.參考答案:可靠性系數9.參考答案: 1、可靠性是指機械產品在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的能力，它是衡量機械產品質量的一個重要指標。 2、機械可靠性設計方法的主要特征就是將常規設計方法中所涉及的設計變量，如材料強度、疲勞壽命、載荷、幾何尺寸及應力等所具有的多值現象都看成是服從某種分布的隨機變量。根據機械產品的可靠性指標要求，用概率統計方法設計出零、部件的主要參數和結構尺寸。10.參考答案:又稱最速下降法，它是采用使目標函數值下降最快的負梯度方向作為搜索方向，來求目標函數的最小值。梯度法是最早且最基本的一種迭代方法。11.參考答案:C12.參考答案: 通常對設計數據處理的方法有以下兩種： （1）將設計數據轉變為程序，即程序化。采取編程的方法對數表及圖線進行處理，通常不外乎兩種方法： 第一，采用數組存儲在程序中，用查表、插值的方法檢索所需數據； 第二，擬合成公式編入程序，由計算獲得所需數據； （2）利用數據庫管理設計數據。將數表中的數據或線圖經離散化后的數據按規定的格式存放在數據庫中，由數據庫自身進行管理，獨立于應用程序，因此，可以被應用程序所共享。13.參考答案:D14.參考答案:函數在該店的梯度為0，海賽矩陣（二階導數矩陣）正定。即為正定。15.參考答案:①是數值計算而不是用數學分析方法；②具有簡單的邏輯結構并能進行反復的同樣的算術運算；③最后得出的是逼近精確解的近似解。16.參考答案:17.參考答案:單元數量取決于要求的精度、單元的尺寸、以及自由度的數量，雖然，單元的數量越多精密度越高，但是也存在一個界限，超過這個值，精度的提高就不明顯。單元數量大，自自由度數也越大，計算機內存量有時會不夠。18.參考答案:主要指在計算機出現以前，設計者憑直覺和經驗，借助一些推導出的簡單公式和經驗公式進行計算，做小規模且粗糙的實驗，對類似的產品和設計進行類比等的設計方法。其特點：人工試湊、經驗類比、