1、什么是CAD？什么是CAD系统？
CAD是指人们在计算机软、硬件的辅助下对产品或工程进行设计、绘图分析，修改和编写技术文件以及显示、输出的一种设计方法。CAD系统一般把应用于CAD作业的计算机.软件.及外围设备总称为CAD系统. 2．为什么CAD系统大都采用人机交互方式工作？
CAD不是完全的设计自动化。实践经验证明，完全的设计自动化是非常困难的。CAD是将人的主导性与创造性放在首位，同时充分发挥计算机的长处，使二者有机的结合起来．从而提高设计质量、缩短设计周期，降低设计费用。因此，人机交流以及人机交互工作方式是CAD系统的显著特点。
3.CAD技术在机械工业中有那些主要应用？结合你用过或见过的CAD的应用” 举一例说明
4.答：CAD技术在机械工业中的主要应用有以下几方面：(l）二维绘图(2）图形及符号库(3）参数化设计(4）三维造型(5）工程分析(6）设计文档及生成报表例：比如，现代数控加工程序的编制
4、与传统的设计方法相比较，CAD技术的主要特点有那些？
答：CAD技术的主要特点有以下几个方面：.(l）制图速度快(2）图样格式统一，质量高，促进设计工作规范化、系列化和标准化。(3）提高分析计算速度、能解决复杂的设计计算问题。(4）易于技术资料的保存和查找，修改设计快，缩短了产品的设计周期。(5）设计时可预估产品性能。
5．结合实际应用说明CAD工作过程？
答：例如利用CAD设计一个零件的过程：(l）定义产品的几何模型，进行零件的形体设计，一般用实体造型的方法建立零件的立体图。(2）转换为具体的数据(3）根据后续工作抽取模型中的数据进行处理(4）进行工程分析及计算(5）进行详细设计(6）编制全部设计文档，输出工程图。
6、从硬件配置方面看，CAD系统大致可分为几种类型？每种类型的特点如何？
答：根据CAD系统中配配的计算机硬件进行分类，这是目市最常用的分类方法(l）集中式主机系统。该系统由一台集中的大型机（或中型、小型机）与若干图形终端连接而成。优点：有一个集中的数据库统一管理所有数据缺点：①由于所有软件都存在主机里，一旦主机失误将影响用户的工作②当计其量过大时，系统响应变慢，甚至于会出现个别终端等待现象。早期的CAD系统大多属于这种类型。(2）分布式工程工作站系统。工程工作站系统本身就是一个独立的单用户CAD系统，也可以以一台主服务器为中心将若干台工程工作站或微机联成网络。这种CAD系统的图形功能强，速度快，内存、外存容量大，是从事CAD课题的首选设备(3）微型计算机．系统：计算能力和图形处理功能不如工程工作站，但是价格低、使用方便。7．企业采用CAD技术好处和风险有那些？为什么短期内效果不显著？
采用CAD技术的好处是能够提高设计质量、缩短设计周期，降低设计成本，从而加快了产品更新换代的速度，使企业保持良好的竞争能力。但会给企业带来一定的风险和问题，如投资大，需要投入一大笔资金购买软、硬件及支付培训和开发费用；一般不能在段时间内产生效益还有需要一批掌握CAD技术的、具有良好素质的工程技术人员队伍，对原有的技术人员需要培训，这也是影响企业是否采CAD技术一个重要因素8、简要叙述CAD到目前为止的大体发展过程。你认为CAD技术今后的发展方向那些？答：CAD技术
（l）第一代CAD系统出现于50年代末60年代初，美国学者提出了著名的SketchPad 发展的历史大致如下：
系统，为交互式图形学和CAD技术莫定了基础。(2）第二代CAD系统始于70年代，出现了将CAD 硬件与软件配套交付用户使用的交钥匙系统，大多数还是在16位机上实现的三维线框系统及二维绘图系统，只能解决一些简单的产品设计问题。(3）第三代CAD系统始于80年代，在设计与制造方面做到了将设计与制造的各种各样的要求结合起来，导致了新理论、新算法的大量涌现。(4）进入90年代，实体造型、特征造型、曲面造型、真实感图形显示等技术飞速发展。各种功能强大的造型软件相继出现。(5）现在，CAD技术仍在向前发展，在国外有人称它为下一代CAD系统，这是一种支持新产品设计的综合性环境支持系统，它能全面支持异地的、数字化的、采用不同设计哲理与方法的产品设计工作。
9.一个典型的CAD系统的硬件一般有那几部分组成？各部分的作用是什么？
答：一个典型的CAD系统基本硬件组成，一般户主机、输入设备、输出设备和储存设备四部分组成。(1）中央处理器CPU是控和指挥整个系统运行并执行实际运算、逻辑分析的装置，是系统的核心。(2）输入设备的主要作用是将字符、平面或空间中．点的坐标输入计算机，其基本功能是“定位’”和“拾取”。“定
位”是确定和控制光标在屏幕图形上的位置，“拾取”是选取屏幕图形上的某一内容。理想的图形设备应兼有上述两种功能。(3）输出设备的作用是将CAD系统的计算结果输出到屏幕或者纸面上。(4）数据储存设备主要指外储存器，是用来储存大量的暂时不用而等待调用的程序和数据的装置。
10．输入设备的作用是什么？常用的输入设备有那些？
答：输入设备的主要作用是将字符、平面或空间中点的坐标输入计算机，其基本功能是“定位”和“拾取”。常用的输入设备有：键盘（Keyboard）、光笔、数字化仪、图形扫描仪。
11．简单说明光笔、鼠标器、数字化仪、图形扫描仪的工作原理？
答：(1）光笔是一种检测装置，它能将屏幕上的显示状态转换为电信号，送给计算机。(2）鼠标器是一种手动输入的屏幕指示装置，一般有2 到3个功能键，用来控制和移动光标在屏幕上的位置，以便在该位置上输入图形、字符或从屏幕菜单上选择需要的项目。它有机械式和光电式之分。机械式鼠标器在底部装有两个相互垂直的滚轮，有两个电位计分别与滚轮相连，当鼠标在柔板上滚动时，电位计记录在、和y方向的增量，经转换成数字信号后送入计算机，就可移动光标；光电式鼠标器则是利用光学传感机构跟踪屏幕上的光标。鼠标器只提供运动的增量，而不依赖于一个给定的坐标原作为起始位置的参考(3）数字化仪因制作原理不同，有四种结构形式，电磁感应式、静电感应、超声波式。现已常用的电磁感应式(4）图形扫描仪是直接把图形扫描输入到计算机中，CCD扫描仪工作原理如下：用光源照射原稿经过模／数转换器、图像数据暂存器等，最终输入到计算机，或者图形输出装置。
12输出设备的作用是什么？常用的输出设备有那些？
答：(l）输出设备的作用是将CAD系统的计算结果输出到屏幕或者纸面上。(2）常用的输出设备可以分为两大类：一是与图形输入设备相结合构成具有交互功能的可以快速生成和删改图形的显示设备二是在纸或者其它介质上输出的可以永久保存图
13，结合你单位或你的实际情况，说明如何配置一个CAD系统？应具有那些主要的硬件和软件配置？
配置CAD系统需要考虑硬件和软件两部份，可根据需要和经济条件适当‘配置。我单位配置的CAD系统如下：(l）在硬件方面：个人微型计算机一台：输入设备有鼠标器和建盘；输出设备有显示器、打印机、绘图仪采用硬磁盘作为外存储设备。（2）在软件方面win xp autoCAD 等
14.CAD系统中的软件可以分为哪几类？说明各类软件的主要作用。
答：在CAD系统中，软件可分为三大类：(l）系统软件。系统软件是直接配合硬件工作，并对其它软件起支撑作用的软件，主要是指操作系统和各种计算机语言。’(2）支撑软件。CAD支撑软件是指在CAD 系统中，支撑用户进行CAD工作的通用性功能软件。(3）专用应用软件：专用应用软件是专门为适应用户特定使用条件需要而开发的软件。
15.系统软件包括那些类型的软件？
答：系统软件件包括操作系统、计算机语言、网络通信及管理软件和数据库及数据库管理软件
16，什么是操作系统？它的主要功能有那些？
答：操作系统是对计算机系统硬件（包括中央处理器、储存器、输入／输出设备等）及系统配置的各种软件进行全面控制和管理的程序的集合。它具有五方面的管理功能，即内存分配管理、文件管理、外部设备管理、作业管理及中断管理。
17.CAD系统的支撑软件主要有那些？其作用各是什么？
答：(l）基本图形资源软件。这是一种，跟据各种图形标准或规范实现的软件包，大多是供应用程序调用的图形子程序或函数库。由于是根据标准研制而成的，因此与计算机硬件无关，利用它们所编写的应用程序原则上可以在具有这些图形资源的任何计算机上运行，因此具有优良的可移植性。(2）二维、三维绘图软件。这类软件．主要解决零件图的详细设计问题，输出符合工程要求的零件图或装配图。(3）几何造型软件。这类软件主要解决零部件的结构设计问题，储存它们的三维几何数据及相关信息。(4）工程分析和计算软件。针对机械工程领域的需要，时常配备以下商品化软件：计算方法库，解决各种数学计算问题；优化方法库及常用零部件优化模型库；常用及通用有限元分析软件；机构分析与综合；机械系统动态分析软件；注塑模具分析软件等。(5）文档制作软件。这类软件可以快速生成设计结果的各种报
告、表格、文件、说明书等；可以方便地对文本及插图进行各种编，还应支持汉字处理。
18．什么是软件工程？一套软件的生存周期大致可以分为几个阶段？
答：软件工程就是采用工程化的方法进行软件开发。需求分析和可行性研究阶段，系统功能和系统结构设计阶段，程序设计及编写阶段，软件测试阶段，使用与维护阶段。
19．什么是软件开发的原型系统法？它的特点是什么？
答：(1)原型系统法的做法是：开发者先用少量的时间和人力，尽快地实现具有主要的功能的初步系统（称为原型系统），然后逐步扩充原型系预定的开发目标。功能．不断完善改进，最后实现预订的开发目标(2）原型系统法的优点是：可以尽早和用户见面，取的用户的合作和支持；可及早检验系统原理的可行性，并较早的集中精力解决系统中的技术问题。
20.在CAD系统中，常用的几何建模方法有哪几种？各有何特点？
答：1）在CAD系统中，几何模型按其描述和存储内容的特征，可分为线框几何模型、表面几何模型和实体几何模型三种。(2）①线框几何模型：线框模型就是利用物体的棱边和顶点来表示其几何形状的一种模型。机构简单，易于处理，其输出入可通过键盘输入线段两端坐标值来实现，线框模型完全适合于从任何方向输出三视图和透视图等。但是，由于线框模型只是用物体的棱边来代表形体的形状，因而它只反映出三维形体的一部分形状信息，难以用来输出物体的剖面图、消隐处理以及画出两个面的交线或轮廓线等。也正因其简单，包含的信息量较小，所以它表达的形体有时具有二义性。②表面几何模型：表面几何模型是在线框模型的基拙上发展起来的。它除储存线框线段外，还储存各个外表面的几何描述信．息。由于表面模型描述了形沐的各个面，故可处理与图形有关的大多数问题。如当两个面相交时，可求出其交线和隐藏线，也可求出形体的剖面线。但是，表面几何模型仍然不能自动进行体积、重量、重心等计算。因此，对物体仍没有构建起完整的三维几何关系，在透视投影中也不可能自动消去隐藏线等。③实体几何模型。实体几何模型储存完整的三维几何信息。其墓本体素是由表面定义，并说明了表面哪一侧存在实体。它可以区分物体的外部和内部，可以提取各部分几何位置和相互关系信息。这种模型支持绘制真实感强和消去隐藏线的透视投影和演染图；自动计算生成剖面图泊动进行物性计葬；可将有关零件组装在一起，动态显示其运动状态，并检查空间能否发生千步；支持三维有限元网格自动剖分等。
21．特征建模系统与其它建模系统的区别何在？
答：与前一代的几何造型软件相比，它共有以下特点：(l）以往的CAD技术从二维绘图起步，经历了三维线框。曲面和实体造型发展阶段，都是着眼于完善产品的几何描述能力；，后特征造型则着若眼于更好地表达产品完整的技术和生产管理信息，为建立产品的集成信息模型服务。它的目的是用计界机可以理解和处理的统一产品模型替代传统的产品设计和施工成套图样以及技术文件使得一个工程项目或机电产品的设计和生产准备各个环节可以并行展开，信息流畅通。(2）它使产品设计工作在更高的层次上进行，设计人员和体素，而是产品的功能要素，像螺纹孔、定位孔、健槽等。特使得建立的产品容易被别人理解和组织生产，设计图样更容(3）它有助于加强产品品设计意图贯彻到各个后续环节并且及时得到后者地意见反馈，为开发新一代的基于统一产品信息模型的CAD/CAPP/CAM集成系统创造前提。(4）它有助于推动行业内的产品设计和工艺方法的规范化、标准化和系列化，使得产品设计中及早考虑制造要求，保证产品结构有更好的工艺性。(5）它将推动各行业实践经验的归纳、总结，从中各多则提炼出规律性知识，以及丰富各种领域专家系统地规则库，促进智能CAD系统和智能制造系统地逐步实现。
22，参数化绘图有何优点？常用的实现方法有哪几种？
答：参数化绘图的优点是使得设计图可以随着某些结构尺寸的修改和使用环境的变化而变化，工作效率高。常用的方法有：作图规则匹配法、几何作图局部求解法和辅助线作图法等。
23．什么是特征造型？在特征造型中如何很好的确定特征？
答：l）特征指的是反映零件特点的、可按一定原则分类的、具有相对独立意意的典型结构形状。基于特征的造型称为特征造型。2）可以采用以下的方法建立特征模型：①以人机交互的方式辅助识别特征，输入工艺信息，建立零件或产品描述的数据结构。这种方法易于实现，但效率很低，且几何信息与非几何
信息是分离的。②利用实体模型信息，自动识别特征，再交互输入工艺信息。这种方法应用面广，但由于识别能力有限，因而使用的零件范田狭小，有很大的局限性。③利用特征进行零件设计，即预先定义大量特征，放入特征库，在设计阶段就调入形状特征进行造型，再逐步输入几何信息、工艺信息，建立起零件特征数据模型，并将其出入数据库这种方法反映了基于特征设计的思想。基于特征的设州是目前特征造型研究领域中的主流，而特征识别（特征抽取）是对于基于特征设计的补充。
24，简述剪裁算法中的Cohen-sutherland算法原理。
答：cohen-sutherland算法亦称编码裁剪法。该算法基于下述考虑：每一线段或者整个位于窗口内部，或者能够被窗口分割而使其中一部分能很快地被舍弃。因此，该算法分为两步：(l）先确定一条线段是否整个位于窗口内，若不是，则确定该线段是否整个位于窗口外，若是则舍弃；(2）如果第一步的判断均不成立，那么就通过窗口边界所在的直线将线段分成两部分，再对每一部分进行第一步的测试。
25，什么是数据库？数据库系统的主要特征是什么？
答：数据库是为满足某一组织中多个用户的多种需要，在计算机系统上按照一定的数据模型组织、存储和使用的相互关联的数据集合，由一系列各种组织形式的数据文件组成。数据库系统的主要特征为：(l）实现了数据共享，减少了数据冗余。(2）数据储存结构化。(3）增强了数据的独立性。4）加强了对数据的保护。
26. 最常用的数据模型有那几种？其特点各是什么？
答：最常用的数据模型有三种：层次型，网络型和关系型。(l）层次型。指纪录间是树型的组织结构。它体现了记录间的“一对多”的关系。层次型其有结构简单、清晰的特点，适用于记录之间本身就存在一种自然的层次关系，但是它难于处理记录之间复杂的联系。(2）网络型。指事物之间为网络的组织结构。它体现了事物间的“多对多’”的关系。网络型机构能处理事物之间非常复杂的关系，但是模型结构也是及其复杂的。层次结构是网络结构的一种特例。(3）关系型。它是以集合论中的关系的概念为理论基砍，指把信息集合定义为一张二维表的组织结构，每一张二维表称为一个关系，表中每一行为一个纪录，每一列为数据项。关系型的模型结构比较简单，但能够处理复杂的事物之问的联系，因此关系型数据库越来越受到人们的普遏重视
27、一维搜索最优化方法中的二次插值法的基本思想是什么？
答：次插值法的基本思想是：在选定的单峰区间内选一点，连同两端点，数值构成一个二次多项式，作为原函数的近似，求出近似二次多项式的极小近似最优点。
28、常用的迭代终止准则有哪三种？
答：(l）当设计变量在相邻两点之间的移动距离已充分，可用相邻两点的矢量差的模作为迭代的判据。(2）当相邻两点目标函数值只差已达到充分小时，可用两次迭代的目标函数之差作为终止的判据。(3）当迭代点逼近极值点时，目标函数在该点的梯度已达到充分时，可用梯度的模作为终止判据。
29、为什么选用共轭方向作为搜索方向可以取得良好的效果？
选用共轭方向作为搜索方向可以取得良好的效果，主要时由共轭方向的性质所决定。共轭方向的性质为：对于N维正定二次型函数，从任意初始点出发，依次沿着与矩阵A为共轭的N个线性无关的方向进行一维搜索，则能在第n 步或N步以前达达到极小点。
30简述梯度法的基本原理和特点？
答：梯度法又称最速下降法，基本原理是在迭代点附近采用使目标函数值下降最快的负梯度方向作为搜索方向求目标函数的极小值。特点：迭代计算简单，只需求一阶偏导数，所占的存储单元少，对初始点的要求不高，在接近极小点位置时收敛速度很慢。
31.共轭梯度法的特点是什么？
答：在梯度法靠近极值点收敛速度减慢的情况下，共扼梯度法可以通过构造共扼方向，使其收效速度加快，具有一次收敛速度，使得计算过程简便，效果又好；在每一步迭代过程中都要构造共轭方向，比较繁琐。
32.简述罚函数法的基本原理。罚函数法分为哪几种？
答：罚函数法的基本原理：在原目标函数中添加一些与约束函数有关的项，形成一个新的目标函数（即罚函数）以取代原目标函数，然后用无约束优化方法求新目标函数的最优解。罚函数可分为外点罚函数法、内点罚函数法和混合罚函数
33.设计变量、设计空间与设计点三者有何联系？
答：设计变量构成设计空间，设计空间是设计点的集合
34．最优点、最优值和最优解的含义有何不同？
答：最优点属于可行域内一点最优点的目标函数值为最优值，最优解包括最优点和最优值。
35约束条件与可行域有何联系？等式约束与不等式约束有什么不同？
约束条件与可行域的联系是不等式约束的分界面。(I）等式约束对设计变量的约束严格；(2）等式约束起着降低设计变量自由度的作用。
36．线性规划与非线性规划有何区别？
答：两者的区别：(l）目标函数和约束函数都是线．性函数，称为线性规划．否则为非线性规划：（2）线性规划中的可行域是凸多面体，非线性规划中可行域由约束条件围成。
37、有限元法的前处理主要包括那些内容.
答(l）单元的自动分割生成网格(2）节点的自动优化编码(3）使用图形系统显示单元分割情况(4）带宽优化(5）节点坐标的确定（6）检查单元分割的合理性(7）局部网格的自适应加密(8）有限元模型的尺寸优化
38.简述三维建模中线框模型的主要特点。
答：(l）描述零件表面不连续部位的准确信息(2）不能区分零件表面的里边和外边。(3）对某些信息的描述模棱两可可作多种理解。39、什么是规格化设备坐标系？在图形程序设计中，采用规格化设备坐标系有什么好处？
答：(l）为了便于图形处理，引入一个与设备无关的坐标系，采用一种无量纲的单位代替设备坐标，当图形输出时，在转换为具体的设备坐标。这就是规格化设备坐标系。(2）采用规格化设备坐标系的好处是：用户的图形数据经转换成规格化设备坐标系中的值。使应用程序与图形设备隔离开，增强了应用程序的可移植性。
40、参数化绘图有何优点？常用的实现方法有哪几种？
答：参数化绘图的优．点是使得设计图可以随着某些结构尺寸的修改和使用环境的变化而变化，工作效率高。常用的方法有：作图规则匹配法、几何作图局部求解法和辅助线作图法等。
41.三维实体模型的实现方法中，边界表面表示法（B一rel,）的基本思想是什么？需要存储的几何模型信息有哪些？
答：边界表面表示法的基本思想是：几何实体都是由若干边界外表面包容而成的，可以通过定义和全面储存这些边界外表面信息的方法建立实体几何模型。B一rep法将实体外表面几何形状信息数据分为两类：几何信息数据：各外表面顶点坐标值和描述各外表面数学方程式的系数值。拓扑信息数据：各外表面的组成及其相互位置关系。
42.与文件系统相比，数据库系统的主要特征有那些实现了数据共享，减少了数据冗余；数据存储的结构化；增强了数据的独立性；加强了对数据的保护。
43.CAD作业过程中，对设计中常用到的数据一般如何处理？
(l）程序化。即在应用程序内部对这些数表及线图进；法不外乎有两种，第一种是将数表中的数据或线图经离散化后存入一维、二维或三维数组，用查表、插值等方法检索所需数据；第二种是将数表或线图拟合成公式编入程序计算出所需数据。(2）数据库存储。将数表及线图（经离散化）中的数据、按数据库的规定进行文件结构化，如确定文件名、字段名、字段类型、字段宽度等，存放在数据独立于应用程序，但又能为所有应用程序提供服务
44.什么是数据库？数据库系统的主要特征是什么？'
答：数据序是为满足某一组织中多个用户的多种需要，在计算机系统上按照一定的数据模型组织、存储和
使用的相互关联的数据集合，由一系列各种组织形式的数据文件组成：数据库系统的主要特征为：(l）实现了数据共享，减少了数据冗余。(2）数据储存结构化。3）增强了数据的独立性。(4）加强了对数据的保护。
45，最常用的数据模型有那几种？其特点各是什么？
答：最常用的数据模型有三种：层次型网络型和关系型。(l）层次型。指纪录间是树型的组织结构。它体现了记录间的“一对多”的关系。层次型具有结构简单、清晰的特点，适用于记录之间本身就存在一种自然的层次关系，但是它难于处理记录之间复杂的联系。(2）网络型。指事物之间为网络的组织结构。它体现了事物间的“多对多”的关系。网络型机构能处理事物之间非常复杂的关系，但是模型结构也是及其复杂的。层次结构是网络结构的一种特例(3）关系型。它是以集合论中的“关系”的概念为理论基础，指把信息集合定义为一张二维表的组织结构，每一张二维表称为一个关系，表中每一行为一个纪录，每一列为数据项。关系型的模型结构比较简单，但能够处理复杂的事物之间的联系，因此关系型数据库越来越受到人们的普遍重视。
46、简述有限元分析过程中，求总体刚度矩阵的两种主要方法和特点
答：(l）直接根据总体刚度系数的定义分别求出它们，从而写出总体刚度矩阵，概念清晰，但是在分析复杂结构时运算极其复杂。(2）分别先求出各单元的刚度矩阵，然后根据叠加原理，利用集成的方法，求出总体刚度矩阵。从单元刚度矩阵出发，单元刚度矩阵求法统一，简单明了，但总体刚度需要集成。47、简述平面应力和平面应变问题的区别。
答：(1）应力状态不同：平面应力问题中平板的厚度与长度、高度相比尺寸小很多，所受的载荷都在平面内并沿厚度方向均匀分布，可以认为沿厚度方向的应力为零。平面应变问题中由于z项尺寸大，该方向上的变形是被约束住的，沿Z项的应变为零。
48、简述平面应力和平面应变问题的区别。
答：(l）应力状态不同：平面应力问题中平板的厚度与长度、的载荷都在平面内并沿厚度方向均匀分布高度相比尺寸小很多，所受可以认为沿厚度方向的应力为零。平面应变问题中由于Z项尺寸大，该方向上的变形是被约束住的(2）弹性矩阵不同：将平面应力问题弹性矩阵中的E换成夕就成为平面应变问题的弹性矩阵。
49，在现有的有限元分析程序中，其前处理程序一般应包含哪些主要功能？
答：前处理程序一般应包含如下主要功能：(l）单元的自动分割生成网格；(2）单元和节．点的自动优化编码买现带宽最小；(3）各节点坐标值的确定；(4）可以使用图形系统显示单元分割情况；(5）检查单元分割的合理性。
50、简述有限元分析结果的后处理
答：后处理所显示的结果主要有两类：一是结构的变形，另一类是应力和反变在结构中分布的情况。一般用结构的三维线框图，采用与结构不同的比例尺，放大地显示其变形的情况，在受动载荷时，也可用动画显示其振动的形态。结构中应力、应变或位移的分布用云图或等值线图来显示。
51．为什么要重视和研究可靠性？
答：可靠性设计是近年来得到迅速发展和广泛应用的一种现代设计万法。写将概率论和数理统计应用于工程设计，不仅解决了传统设计不能处理的一些问题，而且能有效地提高产品设计水平和质量，降低产品地成本。可靠性设计的观点和方法已经成为产品质量的保证、妥全性保证、产品责任预防等不可缺少的依据和手段。因此、它是提高我国工程技术人员掌握现代设计方法所必须掌握的一个重要内容。
52．简述可靠性的定义和要点。
答：可靠性定义：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。要点在于三个“规定”和一个“能力”:(1）在“规定的条件”下产品性能如何；(2）在“规定的时间”内产品的性能如何，说明可靠性随时间而变化；(3）产品是否能完成“规定功能，规定功能是指产品的技术性能指标。(4）在规定的条件、规定的时间和规定的功能下，某一产品可能完成任务，也可能不能完成任务，即它可能具有这个能力，也可能没有这个能力。
53、参数化绘图有何优点？常用的实现方法有哪几种？
答：参数化绘图的优点是使得设计图可以随着某些结构尺寸的修改和使用环境的变化而变化，工作效率高。常用的方法有：作图规则匹配法、几何作图局部求解法和辅助线作图法等。
54、建立数学模型有哪三个基本步骤？
答：识别要确定的未知变量，并用代数符号表示它们(2）识别目标或判别标准，并将其表示为要最大化或最小化的函数。(3）识别问题的约束或限制，并将它们表示成未知变量的线胜或非线比的等式或不等式组。
55.机械CAD支撑软件从功能上可分为哪三类？具体包括哪些软件?
支撑软件从功能上划分可以分成三类：第一类解决几何图形设计问题；第二类解决工程分析与计算问题；第三类解决文档写作与生成问题。具体包括：（1）基本图形资源软件（2）二维、三维绘图软件（3)几何造型软件（4）工程分析及计算软件（5）文档制作软件
3.用梯度法求下列无约束优化问题：MinF(X)=x12+4x22，设初始点取为X(0)={2,2}T，以梯度模为终止迭代准则，其收敛精度为5。 1)求初始点梯度▽F(X) ▽F(X)={2x1,8x2}T▽F(X(0))={4,16}T (2)第一次搜索 |▽F(X(0))|=16.5,S(0)=- ▽F(X(0))/16.5=-{0.243,0.97}T α(0)=2.157 X(1)=X(0)+α(0)S(0)={1.476,-0.923}T ▽F(x(1))={2.952,-0.738}T |▽F(x(1))|=3.043<5.0 故满足要求，停止迭代。 最优点X*={1.476,-0.0923}T 最优值F(X*)=2.21 4.
5.
6. 用外点法求解约束优化问题： ()()12211221min ..0()0 f X x x s t g X x x g X x =+=-≤=-≤ ， 收敛准则：(1) ()0.10.01k k X X εδ+-≤=，约束容限＝ 解：（1）利用外点法惩罚法构造无约束优化问题 () ( ) 12()22()212121(min ,()() k k k x x X r x x r x x r x +??Φ=?++-+-??可行域内）（可行域外） （2）此例只是为了说明外点法的思路，用微分法求解上述无约束优化问题。 用极值条件求解： 在可行域内：偏导数不可能等于0，即可行域内无极值 在可行域外，令： ()2()11211 ()2122 14()2012()0k k k r x x x r x x r x x x ?Φ =+-+=??Φ =--=?
世界现代设计史整理。。除了世界现代设计部分。。保证内容最全 世界现代设计史（王受之） 【框架】 一:手工设计及向工业设计过渡时期—设计思想萌芽（至19世纪初） （1）18世纪前的手工艺时代 （2）工业革命时期的设计萌芽 二:机械的早期工业化时代—设计思想发展（至20世纪初） （1）工艺美术运动和新艺术运动（重点） （2）国际现代主义和包豪斯（重点） （3）美国设计的兴起 三:高度机械化时代—设计思想的成熟(至20世纪50年代) 四:自动化全球时代—设计思想和体系全面发展（至今） （1）二次世界大战后的欧洲设计 （2）美国工业设计 （3）日本工业设计 【设计风格大事年】 〖设计萌芽以前〗 中世纪: "哥特式" 以小尖塔和彩色玻璃镶嵌为特色 "罗马式" 以圆屋顶，弧形拱门和厚墙为特点的基督教堂艺术 "古希腊罗马艺术" "静穆的伟大，单纯的崇高" 16世纪"文艺复兴" 代表人文主义精神和秩序严谨，协调的古典美学理想 17世纪"巴洛克" 追求不规则形式，起伏的线条及情感热烈的天主教和君主宫廷室内奇异装饰为特点。 18世纪"洛可可"优雅轻快，非对称曲线，华丽柔和以及营造沙龙是居住环境 19世纪初古典主义和浪漫主义并驾齐驱 〖设计萌芽后至少分七个阶段〗 1850-1900 工艺美术运动 1890-1905 新艺术运动 1900-1930 机械美学运动 1925-1939 装饰艺术派 1935-1955 商业主义风格 1955-1975 多样化时期:波普pop；高技术；后现代主义；解构主义；新现代主义（国际主义）；微电子风格 1975-至今当代风格 【知识点汇集】 ※工艺美术运动 工艺美术运动是起源于英国19世纪下半叶的一场设计运动，其起因是针对家具、室内产品、建筑的工业批量生产所造成的设计水准下降的局面。这场运动的理论指导是约翰?拉斯金，主要人物则是威廉?莫里斯。这场运动受到日本艺术的影响，影响主要集中在首饰、书籍装帧等方面。其特点有:1、强调手工艺，明确反对机械化生产。2、在装饰上反对矫揉造作的维多利亚风格和其他各种古典、传统的复兴风格。3、提倡哥特风格和其他中世纪风格，讲究简单、朴实，功能良好。4、主张设计的诚实，反对设计上的华而不实趋向。5、装饰上还推崇自然主义，东方装饰和东方艺术的特点。工艺美术运动产生的根源是当时艺术家们无法解决工业化带来的问题，企图逃避现实，退隐到他们理想化了的中世纪、哥特时期。运动否
单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的 序号填在题干的括号内。) 1. f(x)在区间［x 1,x 3］上为单峰函数，x 2为区间中的一点，x 4为利用二次插值法求得的近似极值点，若x 4-x 2＜0,且f(x 4)≥f(x 2)，则新的搜索区间为( D ) A. ［x 1,x 4］ B. ［x 2,x 3］ C. ［x 1,x 2］ D.［x 4,x 3］ 2.对于平面桁架中的杆单元，每个节点在整体坐标系中的位移分量个数为（B ） A1 B2 C3 D4 3.应用四节点等参数单元时，由整体坐标系到自然坐标系单元的映射关系是（C ） A 任意四边形→任意四边形 B 正方形→任意四边形 C 任意四边形→正方形 D 正方形→正方形 4.在任何一个单元内（ D ） A 只有节点符合位移模式 B 只有边界点符合位移模式 C 只有边界点和节点符合位移模式 D 单元内任意点均符合位移模式 4.若强度r 的概率密度函数为f r (r)=λr e r r -λ,则知其分布为（ C ） A 正态分布 B 对数正态分布 C 指数分布 D 威布尔分布 6.标准正态分布的均值和标准离差为（ D ） A μ=1,σ=0 B μ=1,σ=1 C μ=0,σ=0 D μ=0,σ=1 7.若组成系统的诸零件的失效相互独立，但只有某一个零件处于工作状态，当它出现故障后，其它处于待 命状态的零件立即转入工作状态。这种系统称为（ C ） A 串联系统 B 工作冗余系统 C 非工作冗余系统 Dr/n 表决系统 8已知方程组5611327121 2x x x x +=+=??? ()()12，用高斯消元法对式(2)进行向前消元一步运算后，结果为（ C ） A. -=245652x B. x x 122373+= C.-=85252x D. -=-243343 2x 9.Powell 修正算法是一种（ D ） A 一维搜索方法 B 处理约束问题的优化方法 C 利用梯度的无约束优化方法 D 不利用梯度的无约束优化方法 10.某产品的寿命服从指数分布，若知其失效率λ=0.002，则该产品的平均寿命为（C ） A.200 B.1000 C.500 D.2000 11.下列优化方法中，不需计算迭代点一阶导数和二阶导数的是（ B ） A 可行方向法 B 复合形法 C DFP 法 D BFGS 法 11.表示机电设备的一般失效曲线(浴盆曲线)中，偶然失效期的失效密度f(t)服从（ B ）
现代设计方法综合训练题 第二部分 非选择题 三、填空题 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。1．计算机辅助设计（CAD）是指人们在计算机的辅助下，对产品或工程进行设计、绘图、分析计算或编写技术文件以及显示、输出的一种设计方法。 2．CAD系统的软件根据其用途可分为三类，它们是：软件、支撑软件专用软件。 3．在特征模型中，形状特征是其它特征的载体，非几何特征信息一般作为附加在形状特征上。 4．在单峰搜索区间[a,b]内，任取两个试算点a1,a2，若两点的函数值 F(a1)>F(a2)，则缩小后的区间为。 5．当有两个设计变量时，目标函数与设计变量之间的关系是中的一个曲面。 6．在有限元方法中，求总刚度矩阵的方法主要有两种，其中一种方法是利用刚度系数集成的方法获得总刚度矩阵的，该方法应用了 原理。 7．单元刚度矩阵具有对称性、性和奇异性。 8．2/3表决系统中各子系统的可靠度为R，则该系统的可靠度为 。 9．可靠度是对产品可靠性的度量。 10．某串联机电系统由N个子系统组成，各子系统的可靠度服从指数分布，且第i个子系统的失效率为λ，则该系统的平均寿命为。11．优化设计亦称最优化设计，它是以为基础，以电子计算机为辅助工具的一种设计方法。 12．优化设计的数学模型一般由设计变量、和约束条件三个基本要素组成。 13．国标GB3187-82将可靠性定义为：“产品在和规定的时间内，完成规定功能的能力。” 14．所谓特征指的是反映、可按一定原则分类的、具有相对独立意义的典型结构形状。 15．梯度是函数对各个设计变量的所组成的列矢量，并以符 号“”或grad表示。 16．二次插值法的基本思想是：在选定的单峰区间内取一点，连同两端点，利用这三点的函数值构成一个，作为原函数的近似，求出近似二次多项式的极小点作为原函数的近似最优点。
现代设计方法试卷1及答案 一、单项选择题 1.属于无约束优化问题求解算法中的直接法是（ C ） A. 梯度法 B.牛顿法 C.POWELL法 D.变尺度法 2.按类型划分，惩罚函数法属于（ D ） A.一维优化方法 B.无约束优化方法 C.直接法 D.约束优化方法 3.对于只含有不等式约束的优化问题，满足每一个设计约束的设计点，称为 （D） A.边界点 B.非可行点 C.外点 D.内点 4.坐标轮换法以为搜索方向。（C） A.梯度方向 B.共轭方向 C.坐标轴方向 D.负梯度方向 5.一个多元函数F（X）在点X*附近偏导数连续，则该点为极小值点的充分条件是（ B ） A.▽F（X*）=0 B. ▽F（X*）=0,H（X*）正定 C. H（X*）=0 D. ▽F（X*）=0,H（X*）负定 6.在有限元分析中，将构件分割成单元的方法称之为( C ) A.有限化 B.单元化 C.网格化 D.分割化 7.平面问题的弹性矩阵与材料的（ D） A.弹性模量有关，泊松比无关 B.弹性模量无关，泊松比有关 C.弹性模量和泊松比都无关 D.弹性模量和泊松比都有关 8.当零件材料的强度均值小于应力均值时，零件的平均安全系数为n，等效概率为F，则（A ） A.n<1，F>50% B. n>1，F>50% C. n<1，F<50% D. n>1，F<50% 9.串联系统的失效模式大多服从（ D ）
A.正态分布 B.对数正态分布 C.指数分布 D.威布分布 10.抽取100只灯泡进行实验，灯泡工作到50小时有12只损坏，工作到70小 时又有20只损坏，从50小时到70小时这段时间内灯泡的平均失效密度为（ C ） A. 0.006 B. 0.004 C. 0.01 D. 0.12 二、填空题 11.单元刚度矩阵具有对称性、 分块 性和奇异性。 12.机电产品零件失效曲线分为三个区域，分别为： 早期失效区域 、正常工 作区域和功能失效区域。 13.函数()223212221+-+=x x x x x F 在点（1，0）处的梯度为 [6,-2]T 。 14.组成并联系统的零件的可靠度与该并联系统的可靠度相比较， 并联系统 的可靠度高。 15.一批产品从投入运行到发生失效的平均时间称为 平均寿命 。 16.可靠度是对产品可靠性的 概率 度量。 17.设某系统由10个零件串连组成，每个零件的可靠度均为0.95，系统的可靠度为 0.599 。 18.根据处理约束条件的方式不同，求解约束优化问题的方法分为 直接法 和间接法。 19.根据是否满足约束条件可以将设计点分为：可行点和 不可行点 。 20.利用目标函数的一阶导数或二阶导数信息构成搜索方向的方法称为 导数法 。 三、名词解释 21、（定义）可靠度：指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率，用R 表示。 22、（定义）失效率：又称故障率，产品工作t 时刻时尚未失效（或故障）的产品，在该时刻
《现代设计方法》课程习题集 西南科技大学成人、网络教育学院 版权所有 习题 【说明】：本课程《现代设计方法》（编号为09021）共有单选题,计算题,简答题, 填空题等多种试题类型，其中，本习题集中有[ 填空题,单选题]等试题类型未进入。 一、计算题 1. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）。 342)(m in 2+-=x x x f ，给定初始区间[][]3,0,=b a ，取1.0=ε。 2. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次） 32)(m in 2+=x x f ，给定[][],1,2a b =-，取1.0=ε 3. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次） 432+=x )x (f min ，给定[][]40,b ,a =，取10.=ε。 4. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）。 12)(m in 3+-=x x x f ，给定初始区间[][]3,0,=b a ，取5.0=ε 5. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）。 107)(m in 2+-=x x x f ，给定初始区间[][]3,0,=b a ，取1.0=ε 6. 用梯度法求解无约束优化问题： 168)(m in 22221+-+=x x x X f ，取初始点[]T X 1,1)0(= ，计算精度1.0=ε。 7. 用梯度法求解96)(m in 12221+-+=x x x X f ，[]T X 1,1)0(= ，1.0=ε。 8. 用梯度法求解44)(m in 22221+-+=x x x X f ，[]T X 1,1)0(=，1.0=ε 。 9. 用梯度法求解无约束优化问题：1364)(m in 222 121+-+-=x x x x X f ，取初始点
世界现代设计史（History of Graphic Design）第一章现代设计和现代设计教育 1、现代设计的概念（*名词解释） 设计指的是把一种设计、规划、设想、问题解决的方法，通过视觉的方式传达出来的活动过程。它的核心容包括三个方面，即：计划、构思的形成；视觉传达方式；计划通过传达之后的具体应用。 以现代主义的理念贯穿整个设计过程的设计活动简称现代设计。 2、现代设计的畴（*名词解释） （1）现代建筑设计（2）现代产品设计（3）现代平面设计（4）广告设计（5）服装设计（6）纺织品设计（7）为平面设计和广告设计服务的几个特殊的技术部门，摄影，电影与电视制作，商业插图。 3、设计与艺术的关系（*简答题） （1）从设计的发展历史来看，设计产生的历史比艺术要早，艺术是在设计的基础上进行的。设计作为一门学科，并且将艺术与之结合，在设计发展的历史进程中，始终存在。 （2）设计的本质在于不断满足人们日益增长的物质和精神需要，艺术性是为实用服务的。即使是精神性的艺术作品，它也必须建立在一定的风格、含义基础之上，而这一切必须借助于设计风格才能得以体现。
第二章工艺美术运动 Art 1、水晶宫（*名词解释） 1851年，在英国伦敦召开了第一届万国工业博览会。英国工程师约瑟夫·帕克斯顿运用钢铁与玻璃建造温室的设计原理，大胆的把温室结构应用在这次博览会的展厅设计中，展览大厅全部采用钢铁与玻璃结构，被称为“水晶宫”。它开创了采用标准构件、钢铁和玻璃设计与建造的先河。 2、工艺美术运动 （1）定义（*名词解释：2015、2016） 起源于英国19世纪下半叶的一场设计运动。企图通过复兴中世纪的手工艺传统，从自然形态中吸取借鉴，提倡哥特风格，从而提高设计的品位。由约翰·拉斯金提供理论指导，由被誉为“现代设计之父”的威廉·莫里斯倡导宣传和身体力行。 （2）风格特征（*简答题：2015、2016） a.强调手工艺，明确反对机械化的生产。 b.在装饰上反对矫揉造作的维多利亚风格和其他各种古典、传统的复兴风格。
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) 1.ＣＡD 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．3，4，5 Ｂ．４，5,6 C ．5，６,7?Ｄ．6,7,８ 3．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( ） A.??????????11510010001 B.??????? ???--11510010001 Ｃ.???? ? ?????101001500010D ．???? ??????10 10015000 1 5．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Dl 上具有连续二阶导数（Ｄ是Dl 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H ｅss ｉａn 矩阵( ) Ａ.半正定?B ．正定?C.半负定 D ．负定 7．编码裁剪法(C ｏｈe ｎ-Sutherland 法)中，某点在窗口右方,则其代码应为( ） A.００01 B ．0010 C.0１０0 D.100０ ８．在单峰搜索区间[x 1,x 3］(ｘ１ 第二章 《优化设计》测试 一、单项选择题（每题1分，共20分） 1.试判别矩阵1111???? ? ?，它是（ ） A.单位矩阵 B.正定矩阵 C.负定矩阵 D.不定矩阵 2.约束极值点的库恩—塔克条件为：-?= ?=∑F X g X i i q i ()()* * λ1 ，当约束函数是g i (X)≤0和λi >0时，则q 应为（ ） A.等式约束数目 B.不等式约束数目 C.起作用的等式约束数目 D.起作用的不等式约束数目 3. F （X ）为定义在n 维欧氏空间中凸集D 上的具有连续二阶偏导数的函数，若H(X)正定，则称F(X)为定义在凸集D 上的( ) A.凸函数 B.凹函数 C.严格凸函数 D.严格凹函数 4.在用0.618法求函数极小值的迭代运算中，a 1,b 1为搜索区间［a,b ］中的两点，函数值分别记为F 1,F 2。已知F 2>F 1。在下次搜索区间中，应作如下符号置换( )。 A.a →a 1, a 1→b 1, F 1→F 2 B.a 1→a, b 1→a 1, F 2→F 1 C.b →b 1, b 1→a 1, F 2→F 1 D.b 1→b, a 1→b 1, F 1→F 2 5.下列优化方法中，不需计算迭代点一阶导数和二阶导数的是（ ） A. 可行方向法 B. 复合形法 C. DFP 法 D. BFGS 法 6.n 元函数F(X)在点X 处梯度的模为( )。 A.|?F|= n 21x F x F x F ??+?????+?? B.|?F|=n 21x F x F x F ??+ ?????+?? C.|?F|=2n 2221)x F ()x F ()x F ( ??+?????+?? D.|?F|=2 n 2221)x F ()x F ()x F (??+?????+?? 7.内点罚函数Φ(X,r (k))=F(X)-r (k) 1 01g X g X u u u m () ,(())≤=∑，在其无约束极值点X ·(r (k))逼近原目标函数的约束最优点时，惩罚项中（ ） A. r (k)趋向零， 11 g X u u m ()=∑ 不趋向零 B. r (k)趋向零，1 1g X u u m ()=∑ 趋向零 C. r (k) 不趋向零， 11 g X u u m ()=∑ 趋向零 D. r (k)不趋向零，11g X u u m ()=∑ 不趋向零 7.0.618法在迭代运算的过程中，区间的缩短率是（ ） A.不变的 B.任意变化的 C.逐渐变大 D.逐渐变小 8.F(X)在区间［x 1,x 3］上为单峰函数，x 2为区间中一点，x 4为利用二次插值法公式求得的近似极值点。如 x 4-x 2>0,且F(x 4)>F(x 2)，那么为求F(X)的极小值，x 4点在下一次搜索区间内将作为( )。 A.x 1 B.x 2 C.x 3 D.x 4 9.已知函数F(X)=2221x x 2+-x 1x 2+1，则其Hessian 矩阵是( )。 A.?? ????--2114 B.?? ????--1214 C.???? ??--1412 D.? ? ????2114 10.已知二元二次型函数F(X)=AX X 21 T ，其中A=?? ??? ?4221 ，则该二次型是( )的。 A.正定 B.负定 C.不定 D.半正定 11.已知函数F(X)=-122212 1x 2x x x 2x 2+-+，判断其驻点(1，1)是( )。 A.最小点 B.极小点 C.极大点 D.最大点 12.对于目标函数F(X)受约束于g u (X)≥0(u=1,2,…，m)的最优化设计问题，外点法惩罚函数的表达式是（ ） A. Φ(X,M (k) )=F(X)+M (k) {max[(),]} ,()g X M u u m k 012 =∑为递增正数序列 B.Φ(X,M (k))=F(X)+M (k) {max[(),]},()g X M u u m k 012=∑为递减正数序列 C. Φ(X,M (k) )=F(X)+M (k) {min[(),]},()g x M u u m k 012=∑为递增正数序列 D. Φ(X,M (k))=F(X)+M (k) {min[(),]},()g x M u u m k 01 2=∑为递减正数序列 13.在约束优化方法中，容易处理含等式约束条件的优化设计方法是（ ） A.可行方向法 B.复合形法 C.内点罚函数法 D.外点罚函数法 14.对于二次函数F(X)=1 2 X T AX+b T X+c,若X *为其驻点，则▽F(X *)为（ ） A.零 B.无穷大 C.正值 D.负值 15.已知F(X)=(x 1-2)2+x 22,则在点X (0)=00???? ?? 处的梯度为（ ） A.?=?????? F X ()()000 B.?=-?????? F X ()()020 C.?=?????? F X ()()040 D.?=-??? ??? F X ()()040 16.Powell 修正算法是一种（ ） A.一维搜索方法 B.处理约束问题的优化方法 C.利用梯度的无约束优化方法 D.不利用梯度的无约束优化方法 17.下列离散优化方法中，最简便、最容易处理离散型变量的是( )。 A.凑整法 B.离散规划法 C.自适应随机搜索法 D.离散性惩罚函数法 18．函数F （X ）为在区间［10，20］内有极小值的单峰函数，进行一维搜索时，取两点13和16，若F （13） 浙江省1月自学考试现代设计方法试题及答案 浙江省 1月自学考试现代设计方法试题 课程代码：09323 一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共30分) 1.对第Ⅱ象限中的一个点P 实施-?????? ? ???100010001坐标变换，则变换后P 点位于( ) A.Ⅰ象限 B.Ⅱ象限 C.Ⅲ象限 D.Ⅳ象限 2.滚筒式绘图仪上来自x 方向的脉冲信号使得( ) A.抬笔或落笔 B.笔架左右移动 C.滚筒带动图纸移动 D.停机和开机 3.图形变换矩阵T= 200020001??????? ???,则变换后的图形是原来的( ) A.2倍 B.1倍 C.3倍 D.4倍 4.扫描仪与主机接口，常见接口为( ) A.并行 B.RS-232 C.SCSI D.通信 5.用来定义用户在二维平面或三维世界中的物体，并符合右手定则的直角坐标系是( ) A.设备坐标系 B.世界坐标系 C.物理坐标系 D.规格化坐标系 6.CAD 支撑软件是在CAD 系统中，支撑( )进行CAD 工作的实用性功能软件。 A.用户 B.硬件 C.绘图机 D.打印机 7.对单凸物体进行面可见性测试，当外法线矢量N 和视线矢量S 的夹角( )时，面为可见的。 A.小于60° B.小于90° C.大于90° D.大于60° 8.数据库不但能为多个用户服务，而且能同时被多个用户使用，这种共享是( ) A.自动化的 B.并发的 C.智能化的 D.较大冗余的 9.标准件的图形构成分为4个层次，其中最基本的通用几何元素( ) A.G 类构件 B.K 类构件 C.B 类构件 D.A 类构件 10.在透视投影变换中，斜透视有( )个主灭点。 A.1 B.2 C.3 D.4 11.判断矩阵2014-???? ? ?，它应是( ) A.负定矩阵 B.正定矩阵 C.不定矩阵 D.对称矩阵 《现代机械设计方法学》实验报告 班级： 学号： 姓名： 成绩： 实验一、有限元分析 （一）目的： 1、初步掌握有限元软件分析力学问题的过程，包括几何建模、网格划分等前处理功能，掌握各种计算结果的阅读。 2、掌握材料数据、载荷、约束的添加方法。 （二）要求：学生独立完成一个算例的有限元分析，并阅读其计算结果，提交一个算例的分析报告。 （三）计算实例 1、问题的描述 为了考察铆钉在冲压时，发生多大的变形，对铆钉进行分析。 铆钉圆柱高：10mm 铆钉圆柱外径：6mm 铆钉下端球径：15mm 弹性模量：2.06E11 泊松比：0.3 铆钉材料的应力应变关系如下： 应变0.003 0.005 0.007 0.009 0.011 0.02 0.2 618 1128 1317 1466 1510 1600 1610 应力 /Mpa 1、有限元模型。 3、应力云图，可选主应力或σx、σy、τxy、V on Mises应力、Tresca应力之一输出结果图片，指明你所选的应力的最大值及其位置。 （三）思考题： 1、如果要提高边界处计算精度，一般应如何处理？ 答：在边界处划分网格 2、有限元网格划分时应注意哪些问题？ 答：选取的时候要将编号显示出来，这样就可以更好的选择，网格尽可能的小，这样结果就越准确。 实验二、优化实验 （一）目的： 初步掌握利用ANSYS软件或MATLAB软件对问题进行分析。 （二）要求： 学生独立完成一个算例的分析，并给出算例的计算结果。。 （三）算例 1.实际问题 梁的形状优化，优化目的是使梁的体积最小，同时要求梁上的最大应力不 超过30000psi，梁的最大挠度不大于0.5in,沿长度方向梁的厚度可以变化，但梁端头的厚度为定值t，采用对称建模。 使用两种方法进行优化，两种方法优化结果。 子问题近视法目标ANSYS 百分比（TVOL）体积in3 3.60 3.62 1.004 （DEFL）挠度max in 0.500 0.499 0.998 (STRS)应力max,psi 30000 29740 0.991 第一阶法目标ANSYS 百分比（TVOL）体积in3 3.6 3.61 1.003 （DEFL）挠度max in 0.5 0.5 1.001 STRS)应力max,psi 30000 29768 0.992 全国2011年7月高等教育自学考试考前练习题 现代设计方法 （课程代码：02200） 一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分） 1．数字化仪在早期CAD 作业中经常使用，它是一种（ ） A ．输入设备 B ．输出设备 C ．存储设备 D ．绘图设备 2．滚筒式绘图仪一般采用插补原理进行绘图，但在绘图过程中有时不需要插补。绘制以下方向的线段时需要插补的是（ D ） A ．X 方向线段 B ．Y 方向线段 C ．±45o 方向线段 D ．一般方向线段 3．在采用Cohen —Sutherland 编码裁剪算法剪裁线段时，如果一条线段跨越两个区，则当其两端点编码的逻辑乘为零时，则该线段( ) A ．全部可见 B ．全部不可见 C ．部分可见 D ．不确定 4．在消隐处理中，当进行平面可见性测试时，若平面的法线矢量和视线矢量的夹角大于90o ，则该面（ ） A ．可见 B ．不可见 C ．部分可见 D ．不确定 5．一逐行扫描光栅显示器的水平扫描频率为15600H Z ，垂直扫描频率为50H Z ，则该显示器（ ） A ．水平方向有15600个像素点 B ．垂直方向有312条水平扫描线 C ．一条水平扫描线上有312个像素点 D ．垂直方向上有50条扫描线 6．F （x ）为单值、连续、可微且无约束的一元函数，则在点x=x * 处有极大值的充分条件是（ ） A ．0)(='* X F B ．0)(0)(>''='** X F X F C ．0)(=''*X F D ．0)(0 )(<''='** X F X F 7．外点罚函数法的特点是（ ） A ．适合处理等式约束的最优化问题 B ．探索过程在可行域内进行 C ．适合处理不等式约束的最优化问题 D ．需要先求出初始内点 8．在单峰搜索区间[a ，b]内任取两点a 1、a 2，若函数值F(a 1)=F(a 2)，则缩小后的区间为（ ） A ．[a ，a 1] B ．[a 1，b] C ．[a 1，a 2] D ．[a ，a 2] 9．以下关于函数的梯度的说法不正确的是（ ） A ．函数的梯度是标量 B ．函数值沿梯度方向变化最剧烈 C ．函数的梯度是矢量 D ．求函数的极小值时常沿负梯度方向搜索 10．多元函数F(x)在点X * 附近一阶偏导数连续，则该点为极大值点的充分条件为（ ） A ．F （x * ）=0 B ． F （x *）=0，H （x *）正定 C ．F （x * ）=0 D ． F （x * ）=0，H （x * ）负定 11．平面桁架结构中，某单元局部编码依次对应的总体编码为8，6，则单元则度矩阵中的元素 k 34应放入总体刚度矩阵[K]中的（ ） A ．16行15列 B ．11行12列 C ．12行16列 D ．11行15列 12．平面三解形单元的刚度矩阵阶数为（ ） A ．2×2 B ．3×3 C ．4×4 D ．6×6 13．平面刚架结构中的杆单元，单元中的位移分量个数为（ ） A ．3 B ．6 C ．9 D ．12 14．平面问题的弹性矩阵与材料的（ ） A ．弹性模量和硬度有关 B ．弹性模量和泊松比有关 C ．弹性模量和强度有关 D ．强度和泊松比有关 15．若把平面应力问题的弹性矩阵改成平面应变问题的弹性矩阵，只需将（ ）E /（12 μ-） μ- A ．E 换成E /（1μ-），μ换成μ/（1μ-） B ．E 换成E /（12 μ-），μ换成μ（12 μ-） C ．E 换成E /（12μ-），换成μ/（1μ-） 1.试用进退法确定函数f（x）=的一维优化初始区间[a,b],给定初始 点=-1，初始步长h=1。 解：==-1，=f（）=9 =+h=-1+1=0，=f（）=5 比较，，由于>，作前进计算： =+2h=-1+2=1，=f（）=3 比较，，由于>，再作前进计算： =，==5 ==1，==3 =+4h=-1+4=3，=f（）=5 由于，可知初始区间已经找到，即[a,b]=[0,3]。 2.设某种单元的可靠度(t)=，其中=0.001/h，试求出： （1）由这种单元组成的二单元串联系统，二单元并联系统及2/3（G）表决系统的平均寿命； （2）当t=100h、500h、1000h时，一单元、二单元串联、二单元并联及2/3(G)表决系统的可靠度，并加以比较。 解：（1）一个单元与系统的平均寿命分别为： 单=1/ =1000h 串 =1/2=500h 并=3/2=1500h （） =5/6=833.3h （2）当t=100h时，一个单元与系统的可靠度分别为： 单==0.905 串 = 单 ==0.819 并=（ 单 ）=1-（）=0.991 = 单 - 单 =0.975 当t=500h时，一个单元与系统的可靠度分别为： 单==0.6065 串 = 单 ==0.3678 并=1-（ 单 ）=1-（）=0.8452 （）= 单 - 单 =0.6575 当t=1000h时，一个单元与系统的可靠度分别为： 单==0.368 串 = 单 ==0.135 并=1-（ 单 ）=1-（）=0.600= 单单 =0.306 从计算结果可以看出： （1）一个单元的可靠度高于二单元串联系统的可靠度，但低于二单元并联系统的可靠度； （2）2/3（G）系统的平均寿命为一个单元的平均寿命的5/6 倍，明显低于一个单元的平均寿命。 3.已知约束优化问题：minf（x）=+ S．t．-1≥0 试写出内点罚函数与外点罚函数的表示式。 解：内点罚函数： Φ（）=++ 外点罚函数： 当-+1≤0，Φ（x，）=+ 当--+1＞0，Φ（x，）=++（） 4.现在要用钢板制作一个有盖的长方本储水箱，要求各边长均不超过20厘米， 且长度为宽度的2倍，试确定三边长度值，使该储水箱的容积最大，要求其表面积不超过400平方厘米。 解：（1）建立数学模型用复合形法迭代3次。 取储水箱长和高为设计变量，，则其宽0.5，数学模型为 maxF（X）=0.5 s．t．+3≤400 0≤≤20 0≤≤20 （2）用复合形法求解 求得的近似结果为=F(X*)=509 1已知右上图所示等腰直角三角形的单元刚度矩阵为： （）= 对 称 右图所示薄板结构中节点2处所受载荷以 及材料的弹性模量和板厚分别为： 100KN，E=2×N/cm，t=0.1cm 求节点2处的各位移分量。 解得.7×N,=-70.7×N {}= 【框架】 一:手工设计及向工业设计过渡时期—设计思想萌芽（至19世纪初） （1）18世纪前的手工艺时代 （2）工业革命时期的设计萌芽 二:机械的早期工业化时代—设计思想发展（至20世纪初） （1）工艺美术运动和新艺术运动（重点） （2）国际现代主义和包豪斯（重点） （3）美国设计的兴起 三:高度机械化时代—设计思想的成熟(至20世纪50年代) 四:自动化全球时代—设计思想和体系全面发展（至今） （1）二次世界大战后的欧洲设计 （2）美国工业设计 （3）日本工业设计 【设计风格大事年】 〖设计萌芽以前〗 中世纪: "哥特式" 以小尖塔和彩色玻璃镶嵌为特色 "罗马式" 以圆屋顶，弧形拱门和厚墙为特点的基督教堂艺术 "古希腊罗马艺术" "静穆的伟大，单纯的崇高" 16世纪"文艺复兴" 代表人文主义精神和秩序严谨，协调的古典美学理想 17世纪"巴洛克" 追求不规则形式，起伏的线条及情感热烈的天主教和君主宫廷室内奇异装饰为特 点。 18世纪"洛可可"优雅轻快，非对称曲线，华丽柔和以及营造沙龙是居住环境 19世纪初古典主义和浪漫主义并驾齐驱 〖设计萌芽后至少分七个阶段〗 1850-1900 工艺美术运动 1890-1905 新艺术运动 1900-1930 机械美学运动 1925-1939 装饰艺术派 1935-1955 商业主义风格 1955-1975 多样化时期:波普pop；高技术；后现代主义；解构主义；新现代主义（国际主义）；微 电子风格 1975-至今当代风格 【知识点汇集】 ※工艺美术运动 工艺美术运动是起源于英国19世纪下半叶的一场设计运动，其起因是针对家具、室内产品、建筑的工业批量生产所造成的设计水准下降的局面。这场运动的理论指导是约翰?拉斯金，主要人物则是威廉?莫里斯。这场运动受到日本艺术的影响，影响主要集中在首饰、书籍装帧等方面。其特点有:1、强调手工艺，明确反对机械化生产。2、在装饰上反对矫揉造作的维多利亚风格和其他各种古典、传统的复兴风格。3、提倡哥特风格和其他中世纪风格，讲究简单、朴实，功能良好。4、主张设计的诚实，反对设计上的华而不实趋向。5、装饰上还推崇自然主义，东方装饰和东方艺术的特点。工艺美术运动产生的根源是当时艺术家们无法解决工业化带来的问题，企图逃避现实，退隐到他们理想化了的中世纪、哥特时期。运动否定大工业与机械生产，反对机器美学，导致它没有可能成为领导潮流的主要风格，从意识形态上说这场运动是消极的。但是它的产生去给后来的设计家提供了设计风格参考，提供了不同以往的尝试典范，影响遍及美国和欧洲等地区，对后来的“新艺术”运动具有深远的意义。 ※英国工艺美术运动产生的背景 19世纪初期，大批工艺品投放市场而设计远远落后，美术家不屑于产品设计，工厂主也只注重质量与销路。设计与技术相当的对立，当时产品分为外形粗糙的工业品和服务于少数人的精致手工艺品。此时期尚属于工业设计思想萌发前夕，在产品设计上十分的混乱。 ※英国工艺美术运动的设计团体 世纪行会（阿瑟?马克穆多1882）。2、艺术工作者行会（1884）。3、手工艺行会（查尔斯?阿什 比1888）。 这些团体的设计宗旨和风格与莫里斯很接近，都反对设计上的权贵主义，反对维多利亚风格，反对机械工业化，吸收东方风格，力图复兴中世纪手工业传统和优雅、统一。 ※英国工艺美术运动的家具设计 主要人物为查尔斯?沃赛和巴里?斯各特。沃赛受莫里斯影响又有所不同，其设计没有无道理的崇古之风，而是比较简单朴实，易于批量化生产。更接近工艺美术运动服务大众的精神实质。他继承了莫里斯的风格，达到很完美的高度。其作品是英国工艺美术运动全盛时期的代表。代表作有果园住宅。斯各特喜欢采用动物和植物的纹样作为装饰动机，并以凸出的线条勾勒，颇为经典。曾为李柏特公司设计家具。他的家具也是英国工艺美术运动的杰出代表。代表作有为赫斯大公设计的宫廷室内家具。 ※拉斯金的思想 他主张艺术与技术的结合，认为应将现实观察融入设计当中，并提出设计的实用性目的。他的设计理论具有强烈的民主和社会主义色彩，也非常混乱。既强调为大众，又主张从自然和哥特风格中找寻出路，这显然不是为大众的；既包含社会主义色彩，又包含对大工业化的不安。他的实用主义思想与以后的功能主义有很大区别，但他的倡导对当时设计家提供了重要的思想依据，莫里斯等人都深受其思想影响。 ※威廉?莫里斯 第1章 1.何谓产品生命周期，简述其各个阶段。 产品生命周期（Product Life Cycle），简称PLC，是指产品的市场寿命，即一种新产品从开始进入市场到被市场淘汰的整个过程。PLC分为介绍期（Introduc- tion）、增长期（Growth）、成熟期（Mature）、衰退期（Decline）四个阶段. 2.简述现代设计所指的理论与方法有哪些。 3.简述产品开发的一般流程。 产品基本开发流程的6个阶段： 阶段0，计划：规划经常被作为“零阶段”是因为它先于项目的达成和实际产品开发过程的启动。 阶段1，概念开发：概念开发阶段的主要任务是识别目标市场的需要，产生并评估可替代的产品概念，为进一步开发选择一个概念。 阶段2，系统水平设计：系统水平设计阶段包括产品结构的定义、产品子系统和部件的划分 阶段3，细节设计：细节设计阶段包括产品的所有非标准部件及从供应商处购买的标准部件的尺寸、材料和公差的完整明细表，建立流程计划并为每一个即将在生产系统中制造的部件设计工具。 阶段4，测试和改进：测试和改进阶段包括产品的多个生产前版本的构建和评估。 阶段5，产品推出：在产品推出阶段，使用规划生产系统制造 第2章 1.简述功能分析法的设计步骤。 总功能分析、功能分析、功能元求解、求系统原理、解求最佳系统原理方案。 2. 什么是技术系统？举例说明技术系统应具有的分功能单元。 技术系统所具有的功能，是完成技术过程的根本特性。 从功能的角度分析，技术系统应具有下列能完成不同分功能的单元： ① 作业单元，完成转换工作； ② 动力单元，完成能量的转换、传递与分配； ③ 控制单元，接受、处理和输出控制信息； ④ 检测单元，检测技术系统各种功能的完成情况，反馈给控制单元； ⑤ 结构单元，实现系统各部分的连接与支承 切削加工中心的功能构成 第3章 1. 产品创新的概念是什么？产品创新在哪些诱导机制下完成的，举例说明。 产品创新：新产品在经济领域里的成功运用，包括对现有生产要素进行组合而形成新的产品的活动。全面地讲，产品创新是一个全过程的概念，就包括新产品的研究开发过程，也包括新产品的商业化扩散过程。 产品创新活动常常是在一定的诱导机制下完成的。通常，人们把这些机制归为两类：技术推动和市场拉动。前者是先有技术突破，然后出现创新；后者是先有市场需求，进而引导人们去从事某种创新。技术推动的创新过程可用图3-1表示。 产品创新的市场拉动机制：在有些产业领域，产品创新活动常常在本产业高潮之后才出现，即产业的需求在先，发明创新在后。市场拉动机制可用图3-2来概括。 2. 新产品开发组织和一般管理组织有哪些差异？ 1. 新产品开发工作必须和现有的程序化工作分离，即应单独组织新技术开发、新产品开发等活动，尽量使它们在组织结构上、在权责上与现有的程序化工作发生较少的联系 2.从事新产品开发的组织必须具有充分的决策自主权 图3-1 技术推动的创新过程 课程名称： 现代设计方法 一、 单选题 ( 每题1分，共10题，共10分，下列各小题备选答案中，只有一个符合题意的答案。多选、错选、不选均不得分 ) 1. 参数化绘图在定义图形时关键是利用了图形的（ ） A ．相似性 B ．多样性 C ．个别性 D ．特殊性 2. 下列设备不属于CAD 作业输入设备的，有（ ） A ．绘图仪 B ．键盘 C ．数字化仪 D ．光笔 3. 二维图形比例变换矩阵中?? ????=d a T 00，可有（ ） A.a=0,d=1 B. a=1,d=0 C. a=d=1 D. a=d=0 4. 内点罚函数法的特点是（ ） A.能处理等式约束问题 B.初始点必须在可行域内 C. 初始点可以在可行域外 D.后面产生的迭代点序列可以在可行域外 5. 对于极小化F(x)，而受限于约束g μ(x)≤0(μ= 0,1,2,…,m)的优化问题，其内点罚函数表达式为（ ） A.∑=-=Φm k k X g r X F r X 1)()()(/1)(),(μμ B.∑=+=Φm k k X g r X F r X 1)()()(/1)(),(μμ C.∑=-=Φm k k X g r X F r X 1)()()](,0m ax[)(),(μμ D.∑=-=Φm k k X g r X F r X 1)()()](,0m in[)(),(μμ 6. 设F (X )为区间(0,3)上的单峰函数，且F (1)=2、F (2)=1.5，则可将搜索区间(0,3)缩小为（ ） A ．(0,2) B ．(1,2) C ．(2,3) D ．(1,3) 7. 标准正态分布是定义为（ ） A.μ＝1，σ＝0.5的正态分布 B.μ＝1，σ＝1的正态分布 C.μ＝0，σ＝1的正态分布 D.μ＝0.5，σ＝1的正态分布 8. 抽取100只灯泡进行实验，灯泡工作到50小时有12只损坏，工作到70小时有20只损坏，从50小时到70小时这段时间内灯泡的平均失效密度是（ ） A.0.006 B.0.004 C.0.01 D.0.12 9. 当转换开关的可靠度为1时，非工作冗余系统的可靠度为R1, 工作冗余系统的可靠度为R2，则R1与R2之间的关系为（ ） A. R1＜R2 B. R1＞R 2 C. R1= R2 D. R1≤R2 10. 设试验数为N 0，累积失效数为N f (t)，仍正常工作数N s (t)，则存活频率是指（ ） A ．0) (N t N f B ．0)(N t N s C ．)()(t N t N f s D ．) ()(t N t N s f现代设计方法第二章优化设计习题
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