2018年自考《現代設計方法》練習題及答案

2018年自考《現代設計方法》練習題及答案

簡答題

1簡述全壽命周期設計的特點：

答：P237P238

2. 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】;

(2)將【K】的每個子塊【Kij】進行換號，換成對應的整體編號;

(3)將換號以後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。

3.簡述對於平面剛架問題，如何將整體坐標系的單元剛度集成為總體剛度矩陣。

答： (1)對於一個n個節點的平面鋼架結構，將總體剛度矩陣[K]劃分成n×n個子區間，然後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，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。

4.在有限元分析中，為什麼要採用半帶存儲?

.(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。

5.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。

6.簡述強度—應力幹涉理論中「強度」和「應力」的含義，試舉例說明之。

答.強度一應力幹涉理論中「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。

「強度」和「應力」是一對矛盾的兩個方面，它們具有相同的量綱;例如，在解決杆、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，但在解決壓杆穩定性的可靠性設計中，「強度」則指的是判斷壓杆是否失穩的「臨界壓力」，而「應力」則指壓杆所受的工作壓力。

7.簡述創新思維的法則和形式有哪些?

答：教材P228

8.簡述CAD、計算機繪圖、計算機形圖學的概念、區別及聯繫。

答：CAD是一種用計算機硬軟體系統輔助人們，對產品或工程進行設計的方法與技術，包括設計、製圖、工程分析與文檔製作等設計活動。計算機繪圖是實用圖形軟體和硬體進行繪圖及有關標註的一種方法和技術，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，並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繫。表述如下：計算機繪圖是CG中涉及工程圖形繪製的一個分支，它為人們用軟體操作提供服務;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。

9.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，使優化過程失敗;

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。

10.可靠性與可靠度二者在概念上有何區別與聯繫?

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;

兩者的聯繫就在於，可靠度是對產品可靠性的概率度量。

11.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)×節點的自由度數

12簡述綠色產品的定義及內涵

答： P244

13.對於平面桁架中的杆單元，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?並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[T]

14.簡述可行方向法中，對於約束優化設計問題：

minF(X) (X∈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：梯度法又稱為最速下降法，基本原理是在迭代點附近採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，所佔的存儲單元少，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。

18.與文件系統相比，資料庫系統的主要特徵有哪些?

答：資料庫的主要特徵有：

(1)實現了數據共享，減少了數據冗餘;

(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。

答.(1)滿足可行方向的要求

[▽gu(X(k))]TS(k)≤0 (u=1,2,…,j< p=''> 　　j—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。

16.產品設計與機械設計的區別和聯繫有哪些?

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，都屬於產品設計的範疇，而那些只要求實用，與人實用無直接關係的零部件是屬於機械設計的範疇。

聯繫：機械設計不能代替產品設計，機械設計是產品設計的基礎，只有雙方結合與協作，才能設計出理想的產品。

17.簡述梯度法的基本原理和特點。