【学历类职业资格】现代设计方法自考模拟3及答案解析.doc

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1、现代设计方法自考模拟 3 及答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：20，分数：20.00)1.机械系统中润滑和冷却单元属于技术系统中的_（分数：1.00）A.工作单元B.辅助单元C.动力单元D.控制单元2.从对产品的要求出发，在不知道解答原理的情况下，设计出满足所提要求的产品，此种设计类型属于_（分数：1.00）A.开发性设计B.适应性设计C.变参数设计D.参数化设计3.下列不属于产品设计原则的是_（分数：1.00）A.创新性原则B.人机工程原则C.效益优先原则D.最优原则4.下列不属于功能结构图基本形式的是_（分数：1.00）A.串联结构B.并联结构

2、C.循环结构D.混合结构5.下列设备中，不属于 CAD 系统的图形输入设备的是_（分数：1.00）A.鼠标B.图形扫描仪C.数字化仪D.图形显示器6.数据结构的内容不包括_（分数：1.00）A.数据的逻辑结构B.数据的存储结构C.数据库D.数据的运算7.数据模型是指数据库内部数据的组织方式，捕述了数据之间的联系，下列不属于是数据库管理系统中最常用的数据模型的是_（分数：1.00）A.树模型B.层次模型C.网状模型D.关系模型8.对 X 轴对称的变换矩阵为_ A B C D （分数：1.00）A.B.C.D.9.下列关于梯度的概念，说法正确的是_（分数：1.00）A.梯度就是方向导数B.梯度是方

3、向导数在某点的最大值的矢量C.梯度是方向导数在某点的最小值D.梯度与方向导数无关10.多元函数 F(X)在 X * 处存在极小值的充分必要条件是梯度F(X * )=0 且在 X * 处的海塞矩阵_（分数：1.00）A.等于零B.小于零C.正定D.负定11.利用 0.618 法在搜索区间a，b内确定两点 a 1 =0.764，b 1 =1.236，由此可知区间a，b的值是_（分数：1.00）A.0，1B.0.768，2C.1.236，2D.0，212.在内点罚函数迭代法寻优过程中，其惩罚因子 r (k) 为_（分数：1.00）A.递增序列B.递增正数序列C.递减序列D.递减正数序列13.下列不属

4、于有限单元收敛于正确解答的充分条件之一的是_（分数：1.00）A.位移模式只须在单元内连续B.位移模式必须在单元内连续，且相邻单元问的位移必须协调C.位移模式必须包含单元的刚体位移D.位移模式必须包含单元的常应变状态14.单元刚度矩阵与下列无关的是_（分数：1.00）A.单元的几何形状B.单元的重量C.单元的大小D.材料的性质15.通常在整体刚度矩阵中有大量的元素是零，因此，整体刚度矩阵是_（分数：1.00）A.奇异矩阵B.对称矩阵C.分块矩阵D.稀疏矩阵16.四节点矩形单元，单元刚度矩阵的阶数为_（分数：1.00）A.22B.44C.66D.8817.若已知某产品无故障工作时间 T 的概率密

5、度为 f(t)，则其平均寿命可表示为_ A B C D （分数：1.00）A.B.C.D.18.若概率密度函数为 f(t)=e -t ，则知其分布为_（分数：1.00）A.正态分布B.对数正态分布C.指数分布D.威布尔分布19.正态分布曲线是对称的，其曲线与 x 轴围成的面积_（分数：1.00）A.小于 1B.大于 1C.等于 1D.不确定20.由 10 个相同的元件组成的并联系统，若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_（分数：1.00）A.0.369B.0.99C.0.631D.0.03二、多项选择题(总题数：5，分数：10.00)21.目前广泛使用的激智技术主要

6、有_（分数：2.00）A.智暴法B.提问法C.观察法D.系统分析法E.形态分析法22.CAD 技术的发展趋势是_（分数：2.00）A.集成化B.信息化C.网络化D.智能化E.标准化23.下列方法中属于利用目标函数的导数构造搜索方向的优化方法有_（分数：2.00）A.坐标轮换法B.梯度法C.单纯形法D.Powell 法E.变尺度法24.由于有限元法处理问题的特点，使其具有独特的优越性，主要表现在_（分数：2.00）A.可以分析形状复杂的结构B.可以处理复杂的边界条件C.可以保证规定的工程精度D.可以处理不同性质的材料E.可以获得精确值25.正态分布中参数标准差的意义包括_（分数：2.00）A.表

7、征分布的集中趋势B.表征分布的离散程度C.决定正态分布曲线的形状D.决定正态分布曲线的位置E.影响正态分布曲线的对称性三、第部分 非选择题(总题数：10，分数：10.00)26.设计方法学是研究产品 1、设计程序及设计中思维和工作方法的一门综合性学科。 （分数：1.00）27. 1 可以用来表达各分功能之间的关系和总功能是如何逐步得以最终实现的。 （分数：1.00）28.计算机辅助设计(CAD)是指人们在计算机的 1 辅助下，对产品或工程进行设计、修改及显示、输出的一种设计方法与技术，包括设计、绘图、工程分析与文档制作等设计活动。 （分数：1.00）29.一个典型的 CAD 系统的基本硬件，一

8、般由 1、存储器、输入设备、输出设备和计算机网络等组成。 （分数：1.00）30.优化设计亦称最优化设计，它是以 1 为理论基础，以电子计算机为辅助工具的一种设计方法。 （分数：1.00）31.设目标函数为 （分数：1.00）32.有限元法的基本思想可以归纳为两个方面：一是离散，二是 1。 （分数：1.00）33.单元刚度矩阵具有对称性、 1 性和分块性。 （分数：1.00）34.传统设计和可靠性设计都是以零件的 1 作为研究内容。 （分数：1.00）35.设一电力系统由 100 台相同的电机组成，每台电机的故障率为 2%，如果系统中电机失效数符合二项分布，则系统恰好有 4 台电机失效的概率是

9、 1。 （分数：1.00）四、简答题(总题数：5，分数：30.00)36.根据国内外设计理论和设计实践，产品设计进程一般分为哪几个阶段? （分数：6.00）_37.简述现代产品设计的特点。 （分数：6.00）_38.简述 K-T 条件的几何意义。 （分数：6.00）_39.简述有限元解法的步骤。 （分数：6.00）_40.简述单元刚度矩阵中 （分数：6.00）_五、计算题(总题数：4，分数：30.00)41.目标函数 （分数：5.00）_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? （分数

10、：5.00）_43.用内点罚函数法求 （分数：10.00）_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 试写出总体刚度矩阵，并引入支承条件写出平衡方程。 （分数：10.00）_现代设计方法自考模拟 3 答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、第部分 选择题(总题数：20，分数：20.00)1.机械系统中润滑和冷却单元属于技术系统中的_（分数：1.00）A.工作单元B.辅助单元 C.动力单元D.控制单元解析：考点 本题主要考查的知识点

11、为技术系统中的单元。 解析 技术系统一般由下列单元组成：工作单元、辅助单元、动力单元、控制单元、连接和支承单元。其中，机械系统中润滑和冷却单元属于辅助单元。2.从对产品的要求出发，在不知道解答原理的情况下，设计出满足所提要求的产品，此种设计类型属于_（分数：1.00）A.开发性设计 B.适应性设计C.变参数设计D.参数化设计解析：考点 本题主要考查的知识点为开发性设计。 解析 从对产品的要求出发，在不知道解答原理的情况下，设计出满足所提要求的产品，此种设计类型属于开发性设计。3.下列不属于产品设计原则的是_（分数：1.00）A.创新性原则B.人机工程原则C.效益优先原则 D.最优原则解析：考点

12、 本题主要考查的知识点为产品设计的原则。 解析 产品设计的原则包括：以市场需求为导向原则，创新性原则，人机工程原则，最优原则，标准化、系列化、通用化原则。4.下列不属于功能结构图基本形式的是_（分数：1.00）A.串联结构B.并联结构C.循环结构D.混合结构 解析：考点 本题主要考查的知识点为功能结构图的基本形式。 解析 功能结构图的基本形式包括：串联结构、并联结构、循环结构。5.下列设备中，不属于 CAD 系统的图形输入设备的是_（分数：1.00）A.鼠标B.图形扫描仪C.数字化仪D.图形显示器 解析：考点 本题主要考查的知识点为 CAD 系统的图形输入、输出设备。 解析 图形显示器属于 C

13、AD 系统中的图形输出设备，其他三项均属于输入设备。6.数据结构的内容不包括_（分数：1.00）A.数据的逻辑结构B.数据的存储结构C.数据库 D.数据的运算解析：考点 本题主要考查的知识点为数据结构的内容。 解析 数据结构的内容包括：数据的逻辑结构、数据的存储结构、数据的运算。7.数据模型是指数据库内部数据的组织方式，捕述了数据之间的联系，下列不属于是数据库管理系统中最常用的数据模型的是_（分数：1.00）A.树模型 B.层次模型C.网状模型D.关系模型解析：考点 本题主要考查的知识点为数据库管理系统中最常用的数据模型。 解析 数据库管理系统中最常用的数据模型有层次模型、网状模型、关系模型。

14、8.对 X 轴对称的变换矩阵为_ A B C D （分数：1.00）A. B.C.D.解析：9.下列关于梯度的概念，说法正确的是_（分数：1.00）A.梯度就是方向导数B.梯度是方向导数在某点的最大值的矢量 C.梯度是方向导数在某点的最小值D.梯度与方向导数无关解析：考点 本题主要考查的知识点为梯度的概念。 解析 把取得方向导数最大值的矢量称为函数在该点的梯度。10.多元函数 F(X)在 X * 处存在极小值的充分必要条件是梯度F(X * )=0 且在 X * 处的海塞矩阵_（分数：1.00）A.等于零B.小于零C.正定 D.负定解析：考点 本题主要考查的知识点为多元函数取极值的充分必要条件。

15、 解析 多元函数 F(X)在 X * 处存在极小值的充分必要条件是梯度且海塞矩阵正定。11.利用 0.618 法在搜索区间a，b内确定两点 a 1 =0.764，b 1 =1.236，由此可知区间a，b的值是_（分数：1.00）A.0，1B.0.768，2C.1.236，2D.0，2 解析：考点 本题主要考查的知识点为 0.618 法的应用。 解析 0.618 法在搜索区间内确定两点 a 1 、b 1 的公式为 a 1 =a+(1-)(b-a)，b 1 =a+(b-a)，式中=0.618。将 a 1 、b 1 代入上式联立方程组，可求出 a、b。12.在内点罚函数迭代法寻优过程中，其惩罚因子

16、r (k) 为_（分数：1.00）A.递增序列B.递增正数序列C.递减序列D.递减正数序列 解析：考点 本题主要考查的知识点为内点罚函数法。 解析 内点罚函数优化过程中 r (k) 为惩罚因子，是递减的正数序列。13.下列不属于有限单元收敛于正确解答的充分条件之一的是_（分数：1.00）A.位移模式只须在单元内连续 B.位移模式必须在单元内连续，且相邻单元问的位移必须协调C.位移模式必须包含单元的刚体位移D.位移模式必须包含单元的常应变状态解析：14.单元刚度矩阵与下列无关的是_（分数：1.00）A.单元的几何形状B.单元的重量 C.单元的大小D.材料的性质解析：考点 本题主要考查的知识点为单

17、元刚度矩阵的性质。 解析 单元刚度矩阵只与单元的几何形状、大小及材料的性质有关，特别是它与所假设的单元位移模式有关。15.通常在整体刚度矩阵中有大量的元素是零，因此，整体刚度矩阵是_（分数：1.00）A.奇异矩阵B.对称矩阵C.分块矩阵D.稀疏矩阵 解析：考点 本题主要考查的知识点为整体刚度矩阵的稀疏性。 解析 凡是不在同一单元上的两个节点之间互相没有影响，其中 K ij 为零。由于这种性质，通常在整体刚度矩阵中有大量的元素为零，因此，整体刚度矩阵是稀疏矩阵。16.四节点矩形单元，单元刚度矩阵的阶数为_（分数：1.00）A.22B.44C.66D.88 解析：考点 本题主要考查的知识点为四节点

18、矩形单元中单元刚度矩阵的阶数。 解析 四节点矩形单元中单元刚度矩阵是一个 88 阶的矩阵。17.若已知某产品无故障工作时间 T 的概率密度为 f(t)，则其平均寿命可表示为_ A B C D （分数：1.00）A.B.C.D. 解析：考点 本题主要考查的知识点为平均寿命。 解析 平均寿命是寿命的平均值。对不可修复产品指的是失效前的平均时间，表示无故障工作时间 T 的数学期望 E(T)，简记为 若已知 T 的概率密度为 f(t)，则 18.若概率密度函数为 f(t)=e -t ，则知其分布为_（分数：1.00）A.正态分布B.对数正态分布C.指数分布 D.威布尔分布解析：考点 本题主要考查的知识

19、点为几种分布函数的概率密度函数。 解析 由于指数分布的概率密度函数是 f(t)=e -t ，因此选 C。19.正态分布曲线是对称的，其曲线与 x 轴围成的面积_（分数：1.00）A.小于 1B.大于 1C.等于 1 D.不确定解析：考点 本题主要考查的知识点为正态分布曲线。 解析 正态分布曲线与 x 轴围成的面积为 1。20.由 10 个相同的元件组成的并联系统，若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_（分数：1.00）A.0.369 B.0.99C.0.631D.0.03解析：考点 本题主要考查的知识点为等同分配法。 解析 对于并联系统，用等同分配法来分配各元件的可

20、靠度为 二、多项选择题(总题数：5，分数：10.00)21.目前广泛使用的激智技术主要有_（分数：2.00）A.智暴法 B.提问法 C.观察法 D.系统分析法 E.形态分析法 解析：考点 本题主要考查的知识点为创造性激智技术。 解析 目前广泛使用的激智技术主要有智暴法、提问法、观察法、系统分析法、形态分析法等。22.CAD 技术的发展趋势是_（分数：2.00）A.集成化 B.信息化C.网络化 D.智能化 E.标准化 解析：考点 本题主要考查的知识点为 CAD 技术的发展趋势。 解析 CAD 技术的发展趋势是集成化、网络化、智能化、标准化。23.下列方法中属于利用目标函数的导数构造搜索方向的优化

21、方法有_（分数：2.00）A.坐标轮换法B.梯度法 C.单纯形法D.Powell 法E.变尺度法 解析：考点 本题主要考查的知识点为无约束优化方法。 解析 无约束优化方法一般分为两大类：一类是只利用目标函数值构成的搜索方法，如坐标轮换法、鲍威尔(Powell)法和单纯形法等；另一类是利用目标函数的一阶导数甚至二阶偏导数构造的搜索方法，如梯度法、牛顿法、共轭梯度法和变尺度法等。24.由于有限元法处理问题的特点，使其具有独特的优越性，主要表现在_（分数：2.00）A.可以分析形状复杂的结构 B.可以处理复杂的边界条件 C.可以保证规定的工程精度 D.可以处理不同性质的材料 E.可以获得精确值解析：

22、考点 本题主要考查的知识点为有限元法的特点。 解析 由于有限元法处理问题的特点，使其具有独特的优越性，主要表现在：(1)可以分析形状复杂的结构；(2)可以处理复杂的边界条件；(3)可以保证规定的工程精度；(4)可以处理不同性质的材料。25.正态分布中参数标准差的意义包括_（分数：2.00）A.表征分布的集中趋势B.表征分布的离散程度 C.决定正态分布曲线的形状 D.决定正态分布曲线的位置E.影响正态分布曲线的对称性解析：考点 本题主要考查的知识点为正态分布中标准差的意义。 解析 正态分布中的两个参数，一个是均值，另一个是标准差。其中标准差的大小决定着正态分布的形状，表征分布的离散程度。三、第部

23、分 非选择题(总题数：10，分数：10.00)26.设计方法学是研究产品 1、设计程序及设计中思维和工作方法的一门综合性学科。 （分数：1.00）解析：设计规律27. 1 可以用来表达各分功能之间的关系和总功能是如何逐步得以最终实现的。 （分数：1.00）解析：功能结构图28.计算机辅助设计(CAD)是指人们在计算机的 1 辅助下，对产品或工程进行设计、修改及显示、输出的一种设计方法与技术，包括设计、绘图、工程分析与文档制作等设计活动。 （分数：1.00）解析：软件和硬件29.一个典型的 CAD 系统的基本硬件，一般由 1、存储器、输入设备、输出设备和计算机网络等组成。 （分数：1.00）解析

24、：主机30.优化设计亦称最优化设计，它是以 1 为理论基础，以电子计算机为辅助工具的一种设计方法。 （分数：1.00）解析：数学规划31.设目标函数为 （分数：1.00）解析：32.有限元法的基本思想可以归纳为两个方面：一是离散，二是 1。 （分数：1.00）解析：分片插值33.单元刚度矩阵具有对称性、 1 性和分块性。 （分数：1.00）解析：奇异34.传统设计和可靠性设计都是以零件的 1 作为研究内容。 （分数：1.00）解析：安全或失效35.设一电力系统由 100 台相同的电机组成，每台电机的故障率为 2%，如果系统中电机失效数符合二项分布，则系统恰好有 4 台电机失效的概率是 1。 （

25、分数：1.00）解析：0.090四、简答题(总题数：5，分数：30.00)36.根据国内外设计理论和设计实践，产品设计进程一般分为哪几个阶段? （分数：6.00）_正确答案：()解析：根据国内外设计理论和设计实践，产品设计进程一般分为： (1)产品规划阶段。 (2)原理方案设计阶段。 (3)技术设计阶段。 (4)施工设计阶段。37.简述现代产品设计的特点。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)产品开发的设计数字化。 (2)设计环境的网络化。 (3)设计过程的并行化。 (4)新型开发工具和手段的应用。38.简述 K-T 条件的几何意义。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：在约束极

26、小值点 X * 处，函数 F(X)的负梯度一定能表示成所有起作用约束在该点梯度(法向量)的非负线性组合。39.简述有限元解法的步骤。 （分数：6.00）_正确答案：()解析：(1)结构离散。 (2)单元分析。 (3)总刚度矩阵的集成。 (4)处理边界条件并进行求解。 (5)求各个单元的力学量。40.简述单元刚度矩阵中 （分数：6.00）_正确答案：()解析：当使节点 j 发生单位节点位移，而其余节点被完全约束时，在节点 i 产生的节点力。五、计算题(总题数：4，分数：30.00)41.目标函数 （分数：5.00）_正确答案：()解析：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

27、变量。 由等式约束条件得：x 1 =8-x 2 将上式代入目标函数得 对于一元函数取极值，其一阶导数必须等于零。则 可得 又在 点处函数的二阶导数为 因此点 为函数的极小值点。 目标函数的极值为 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? （分数：5.00）_正确答案：()解析：由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 串联系统的失效率为 则整个系统的平均寿命为 43.用内点罚函数法求 （分数：10.00）_正确答案：()解析：首先构造内罚函数 ，对于任意给定的惩罚因

28、子 r(r0)，函数 为凸函数，用解析法求函数 的极小值，即令 ，得方程组 联立求解得 当 时不满足约束条件 g(X)=1-x 1 0，应舍去。 无约束极值点为 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 试写出总体刚度矩阵，并引入支承条件写出平衡方程。 （分数：10.00）_正确答案：()解析：单元局部编码和整体编码的对应关系为 单元(1)：i j k1，2，4 单元(2)：i j k3，4，2 单元刚度矩阵中子块对应关系为 所以总体刚度矩阵为 节点位移矢量为：(u 1 v 1 u 2 v 2 u 3 v 3 v 4 v 4 ) T 支承条件为：u 1 =0，v 1 =0，u 2 =0，v 2 =0 作用于结构上的外力为 则 所以引入支承条件后的平衡方程为