全国2011年7月(02200)现代设计方法练习题及答案

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（）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15600HZ，垂直扫描频率为50HZ，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)(XFB．0)(0)(XFXFC．0)(XFD．0)(0)(XFXF7．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a1、a2，若函数值F(a1)=F(a2)，则缩小后的区间为（）A．[a，a1]B．[a1，b]C．[a1，a2]D．[a，a2]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*）=0B．F（x*）=0，H（x*）正定C．F（x*）=0D．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k34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．2×2B．3×3C．4×4D．6×613．平面刚架结构中的杆单元，单元中的位移分量个数为（）A．3B．6C．9D．1214．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）A．E换成E/（1），换成/（1）B．E换成E/（12），换成（12）C．E换成E/（12），换成/（1）D．E换成E/（1），换成（12）16．2/3表决系统中各子系统的寿命均服从指数分布，且失效率均为，则该表决系统的平均寿命为（）A．65B．32C．23D．5617．图示由7个子系统组成的复杂系统，各子系统的可靠度均为R，则该系统的可靠度为（）RRRRRR2/3RA．432RRRB．42)23)(1(RRRRC．3223RRD．)23)(1(2RRR18．为了检查灯炮的质量，抽取100只灯泡进行试验，灯泡工作到100小时有30只损坏，工作到150小时又有20只损坏，从100小时到150小时这段时间灯泡的平均失效密度为（）A．0.004B．0.006C．0.2D．0.519．电器元件（系统）的失效密度函数一般服从（）A．正态分布B．指数分布C．威布尔分布D．对数正态分布20．当强度和应力的均值相等时，零件的可靠度（）A．大于50%B．小于50%C．等于50%D．难以确定二、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）21．固定窗口大小和位置不变，改变视区的有关参数，可以实现显示图形的（）A．放大B．缩小C．左右移动D．上下移动E．扭曲22．计算机软件是实现CAD各项技术功能的核心，软件是指与计算机系统操作使用有关的（）A．程序B．规程C．规则D．设计说明书E．使用说明书23．求解无约束问题的主要方法有（）A．Powell法B．单纯形法C．梯度法D．复合形法E．简约梯度法24．对平面刚架结构的单元刚度矩阵有影响的因素为（）A．杆件长度B．杆件材料的强度C．杆件的横截尺寸D．杆件横截面的对称性E．杆件横截面在结构中的方位25．正态分布中的均值（）A．表征随机变量分布的离散程度B．表征随机变量分布的集中趋势C．决定正态分布曲线的位置D．决定正态分布曲线的形状E．影响正态分布曲线的对称性三、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）26．输入设备的主要作用是将字符、平面上或空间中点的坐标值输入计算机中，其基本功能是。27．数据模型是指数据库内部数据的组织方式，最常用的数据模型有三种：层次型、型和关系型。28．标准件的图形构成可以分为四个层次：最基本的通用几何元素的A类构件、专用于某一图形文件的通用B类构件、由A类和B类构件组成的K类事件和由类组成的G类组件。29．0.618法在选定的单峰区间内不断消去一部分区间，把区间越缩越小，其每次区间缩短率是的。30．设计体积为500cm3的园柱形包装盒，按用料最省的原则，确定其高度H直径D的尺寸，该问题的目标函数为。31．单元刚度矩阵的推导是有限元方法中的关键环节，一般可采用直接法、法和加权残值法来确定。32．在进行平面桁架结构有限元分析时，单元局部坐标系下的刚度矩阵与整体坐标系下刚度矩阵的转换矩阵的阶数为阶。33．200只灯泡工作100小时后，有20只损坏，此时这批灯泡的存活频率为。34．由5个相同元件组成的串联系统，要求系统的可靠度在0.99以上，则每个元件的可靠度至少应为。35．可靠性是指产品在下和规定的时间内，完成规定功能的能力。四、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）36．说明几何造型中的体素构造法（CSG）的基本思想。该方法所要存储的几何模型信息有哪些？37．在工程设计的CAD作业中，一般对以线图形式给出的系数或参数如何处理？38．什么是约束条件？约束条件和可行域有何关系？39．在有限元分析时，何谓对称结构？一般如何处理？40．说明常规设计方法中采用平均安全数的局限性。五、计算题（本大题共4小题，41、42题每小题各5分，43、44题每小题各10分，共30分）41．已知111102100ABC，将该三角形沿X方向移动1个单位，沿Y方向移动2个单位后，再放大1倍，求变换后ABC各顶点的坐标。42．某机电系统由三个串联子系统组成，各子系统寿命服从指数分布，且各子系统的平均寿命分别为500h，400h，800h，试求整个系统的平均寿命为多少？43．目标函数21212224)(xxxxxxF，具有等式约束8)(21xxxh0，试求目标函数的极值并判断是极大值还是极小值。44．一薄板受力及支承情况如图所示，作用力的大小为F，采用平面应力问题分析其应力分布情况。将结构划分成4个节点，2个平面三角形单元如图示，两单元在整体坐标系统下具有相同的单元刚度矩阵200020110111011202313)2()1(称对akk30kjiijk4312(1)(2)yXF试写出总体刚度矩阵，并引入支承条件写出平衡方程。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答案（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．A2．D3．C4．A5．B6．D7．A8．C9．A10．D11．B12．D13．B14．B15．C16．A17．B18．A19．B20．C二、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）21．AB22．ABCDE23．ABC24．ACE25．BC三、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）26．定位和拾取27．网络28．A、B和K29．相等30．DHDXF221)(min31．变分32．2×433．0.934．599.0或99799.035．规定条件四、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）36．体素构造法的基本思想是：各种各样形状的几何形体都可以由若干个基本单元形体，经过有限次形状集合运算（又称拼合运算）构建得到。如圆柱体、锥体、六面体等都可以作为基本形体。（3分）CSG方法所要存储的几何模型信息是：所用的基本形体的类型、参数和所采用的拼合运算过程。（3分）37．在工程设计的CAD作业中，对以线图形式给出的系数或参数和处理方法有以下几种：（1）如果能找到线图原来的公式，则找到原公式将公式编入程序。（2分）（2）将线图离散化为数表，再用表格的处理方法加以处理。（2分）（3）用曲线拟合的方法求出线图的经验公式，再将公式编入程序。（2分）38．设计变量的取值范围有限制或必须满足一定的条件，对设计变量取值的限制称为约不条件。（2分）不等式约束条件将设计空间划分为可行域和非可行域，设计方案只能在可行域内选取。（2分）等式约束条件只允许设计方案在可行域的等式约束线（或面）上选取。（2分）39．当结构的几何形状、尺寸、载荷和约束条件对称于某一平面（对平面问题对称于某一直线），其结构内部的应力及位移也对称于该平面（线），这类结构称为对称结构。（3分）对于对称结构一般按如下方法处理：当对称结构只有一个对称平面（线）时，只研究它的一半。若对称结构有两个相互垂直的对称平面（线）时，则只研究它的四分之一。（3分）40．平均安全系数未同零件的失效率联系起来，有很大的盲目性。（2分）从强度一应力干涉图可以看出：（1）即使安全系数大于1，仍然会有一定的失效概率。（2分）（2）当零件强度和工作应力的均值不变（即对应的平均安全系数不变），但零件强度或工作应力的离散程度变大或变小时，其干涉部分也必然随之变大或变小，失效率亦会增大或减少。五、计算题（本大题共4小题，41、42题名5分，43、44题各10分，共30分）41．这是一组合变换，先求出组合变换的变换矩阵。沿X方向移动1个单位，沿Y方向移动2个单位，变换矩阵为1210100011T（1分）放大1倍，变换矩阵为：1000200022T（1分）所以组合变换矩阵为：14202000210002000212101000121TTT（1分）所以变换后的三角形顶点的坐标短阵为：164146142142020002111102100TABCCBA（1分）变换后的三角形各顶点的坐标为：A（2，4），B（6，4），C（4，6）（1分）42．所于三个子系统寿命服从指数分布，所以三个子系统的失效率分别为：)(500111h，)(400112h，)(800113h（2分）串联系统的失效率为311)(00575.0800140015001iish（2分）则整个系统的平均寿命为：)(9.1731hs（1分）43．该问题为具有等式约束的极值问题，可以通过约束条件消去一个设计变量。（1分）由等式约束条件得：218xx将上式代入目标函数得：64203)8()8(4)(222222222xxxxxxxxF（2分）对于一元函数取极值，其一阶导数必须等于零。∴0206)(222xdxxdF可得（2分）3148310212xxx，（1分）又∵在T)310314(，点处函数的二阶导数为：06)(2222dxxFd（2分）∴点T)310314(，为