现代设计方法试题及答案
现代设计方法试题
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 ） A ．计算机辅助工程 B ．计算机辅助制造
C 计算机辅助设计
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5.3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（ C ） 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（ B ）
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 ）
A ．
??????????11510010001 B ．??????????--11510010001 C ．????
?
?????101001500010D ．????
?
??
???10
100150001
5．在消阴处理中，进行极大／极小检验，如果两个物体的投影不满足极大／极小条件，则两个物体之间（ D ）
A ．相互完全遮挡
B ．部分相互遮挡
C ．相互不遮挡
D ．遮挡关系不确定
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Hessian 矩阵（ C ） A ．半正定
B ．正定
C ．半负定
D ．负定
7．对约束优化问题，设计变量的选择（ C ） A ．可以在可行域中 B ．不允许在可行域中 C ．只允许在可行域中 D ．不一定在可行域中 8．要将一个有约束问题的求解转化为一系列无约束问题的求解，可以选择（ C ） A ．复合形法 B ．简约梯度法 C ．罚函数法 D ．共轭梯度法 9．在解决线性规划问题时，首选的优化方法为（ B ）
A ．外点罚函数法
B ．单纯形法
C ．拟牛顿法
D ．变尺度法
10．当目标函势沩凸函数，约『束函彭嘣黜函数时，K —T 条件是约束优化问题取得极值的（ D ）
A ．必要条件
B ．充分条件
C ．一般条件
D ．充分必要条件 11．有限元分析中，下列单元属于二维单元的是（ D ） A ．六面体单元 B ．四面体单元 C ．杆单元 D ．三角形单元 12．用有限元方法求解问题获得的解属于（ A ）
A ．近似解
B ．精确解
C ．解析解
D ．半解析解 13．采用杆单元进行平面刚架有限元分析，杆单元的一端具有（ B ）
A ．两个自由度
B ．三个自由度
C ．四个自由度
D ．六个自由度
14．某刚架单元两节点对应的总体编码为5和3，则局部座标系下的单元刚度系数k 在总体刚度矩阵中的位置为（ D ） A ．第5行第3列 B ．第14行第3列 C ．第5行第14列 D ．第14行第14列 1 5．在平面应变问题中，沿轴线方向（ C ） A ．应变、应力都为零 B ．应力为零，但应变不为零 C ．应变为零，但应力不为零 D ．应变、应力都不为零 16．若产品的平均寿命等于失效率的倒数则产品的寿命服从（ C ）
A ．正态分布
B ．泊松分布
C ．指数分布
D ．二项分布 17．在平均安全系数不变的情况下，由于强度(或应力)的分散度增大会使零件的可靠度（ A ） A ．降低 B ．提高 C ．不变 D ．无法确定 18．当系统中任何—个零件发生故障都会导致整个系统失效，该系统是（ A ） A ．串联系统 B ．冗余系统 C ．表决系统 D ．非工作冗余系统 19．并联系统的可靠度比组成该系统的零件的可靠度（ B ） A ．底 B ．高
C ．相等
D ．不确定 20．产品工作到t 时刻后的单位时间内发生失效的概率称为（ D ） A ．平均寿命
B ．平均失效密度
C ．平均可靠度
D ．平均失效率
二、多项选择题(本大题共5小题。每小题2分．共10分) 21．下列设备属于CAD 的输入设备的，有（ BCE ） A ．显示器 B ．扫描仪 C ．键盘 D ．绘图仪 E ．光笔
22．通过矩形窗口与矩形视区的匹配，可以实现图形的（ ABD ）
A ．放大
B ．缩小
C ．锗切
D ．摇视
E 平移
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（ BE ） A ．坐标轮换法
B ．梯度法
C ．单纯形
D ．Powell 法
E ．变尺度法
24．单元刚度矩阵具有（ ACE ）
A ．奇异性
B ．正定性
C ．分块性
D ．稀疏性
E ．对称性
25．如图所示的2／4表决系统，下列情况系统可以正常工作的是（ ABCDE ）
A ．a 、b 失效c 、d 正常
B ．a 失效b 、c 、d 正常
C ．a 、b 、c 、d 正常
D ．a 、c 正常b 、d 失效
E ．a 、d 失效b 、c 正常
三、填空题(本大题共10小题，每小题1分，共10分) 26．可靠度是对产品可靠性的 概率 度量。
27．系统的可靠度取决于组成系统的零部件的可靠度和零部件的 组合 方式。
28．CAD 系统的软件根据其用途可分为三类，它们是：系统软件、 支撑 软件和专用。
29．在实体的边界表面表示法(B--re ：p)中，实体外表面信息数据可分为两类，它们是几何信息数据和 拓扑结构 信息数据。 30．优化问题按目标函数的性质和约束的性质分为无约束优化问题和 有约束优化
31．对于一种优化算法，如果从理论上讲经过有限步搜索可求出二次目标函数的极值点，则这种算法具有 二 次收敛性。 32．工程数据采用程序化方法处理时，一般有两种方法，一种为查表、插值的方法，另一种为将数据和线图 拟合成经验公式 。 33．梯度方向是指 函数值 增长最快的方向。
34．对结构进行有限元分析时，结构所受的载荷可以分为节点载荷和非节点载荷，对于 非节点 载荷需要进行载荷的移置处理。 35．用有限元法求解汽车在路面谱激励下的响应，该问题属于 瞬态 问题。 四、简答题(本大题共5小题，每小题6分，共30分) 36．在进行图形处理时，为什么要引入规格化设备坐标系？
答：（1）由于用户的图形是定义在世界坐标系里，而图形的输出是定义在设备坐标系里。不同的图形设备具有不同的设备坐标系且其工作范围也不相同。
（2）为了便于图形处理，有必要定义一个标准设备，引入与设备无关的规格化设备坐标系，采用一种无量纲的单位代替设备坐标，当输出图形时，再转化为具体的设备坐标。
（3）规格化设备坐标系的取值范围是左下角（0，0），右上角（1，1），其工作范围为0～1。 37．迭代法的基本思想是什么？常用的终止准则有哪些？
答．（1）迭代法的基本思想是“步步逼近”，最后达到目标函数的最优点。
首先选择一个尽可能接近极值点的始点，从初始点出发，按照一定的原则寻找可行方向和初始步长，向前跨出一步，得到新点，再把新点作为初始点重复进行。每次迭代都必须使目标函数值向最优值靠近。 （2）常用的终止规则有 （a ） 用相邻两点的矢量差的模作为终止迭代规则。
ε
<-+)()1(k k x x
（b ）
用两次迭代的目标函数值之差作为终止迭代规则。
ε
ε<-<-++)
()
()1()()1(k k k k k F
F F F F 或
用梯度的模作为终止迭代规则。
ε
38. 在有限元分析中，对结构划分的单元数是否越多越好？为什么？ 答．不是。
单元的数量取决于要求的精度、单元的尺寸和自由度数。
虽然一般单元的数量越多精度越高，但也有一个界限，超过这个值，精度的提高就不明显。 39. 系统的可靠分配按分配原则不同，有哪些分配方法？各自分配原则是什么？ 答．（1）系统的可靠度分配方法有：等同分配法、加权分配法和动态规划最优分配法。 （2）（a ）等同分配法按系统中各元件（子系统或零部件）的可靠相等的原则进行可靠度分配。
（b ）加权分配法按各子系统在整个系统中的重要度以及各子系统的复杂度作为权重的原则来分配可靠度。
（c ）动态规划最优分配法可以把系统的成本等因素为最小作为目标函数，而把可靠度不小于某给定值作为约束条件的原则分配可靠度；也可以把系统的可靠度尽可能大作为目标函数分配可靠度。
40. 试简述编码剪裁（Cohen-Sutherland ）算法的基本原理。
答．将窗口的四个边界向两边延伸，把平面分成9个区域，每个区域用四位二进制表示； 线段的端点落在哪个区域则端点的编码就与该区的编码相同；
如果线段两端点的编码都为“0000”，则线段位寺窗口内；如果线段两端点编码的逻辑乘不为“0000”，则线段位于窗口外； 如果线段不能用上述方法测试决定，则将线段分割，然后用上述方法判断。
五、计算题(本大题共4小题，41、42题各5分，43、44题各10分，共30分)
41．已知某零件的工作应力和材料强度均服从正态分布，且应力的均值为480Mpa,标准差为36Mpa
，材料强度的均值为，标准差为，试确定零件
的可靠度。
答．零件的工作应力和材料强度均服从正态分布，且
MPa MPa MPa MPa s s r r 480,36,600,78====μσμσ
22s
r
s r σ
σμμμ+-=
∴
39686
.136
784806002
2
=+-=
查表得,该零件的可靠度为:R=0.91924
42．用梯度法，从起始点T x ]0,0[)0(=开始，求无约束问题MinF (x)=1042212221-+-+x x x x x 的最优解。（计算两步）
答（1）求初始点梯度T x x x x x F }42,2{)
(1221+--=?
T x F }4,0{)()10(=?
（2）第一次搜索
4)()10(=?x F
T x F S }1,0{4/)()10()0(-=-?=
2)0(=a T T T aS x x }2,0{}1,0{2}0,0{)0()0()1(-=-=+=
（3）第二次搜索2)()
1(=?x
F T x F S }1,0{2/)()1()1(-=-?=
1)1(=a
T T T aS x x }2,1{}0,1{2}2,0{)1()1()2(--=--=+=
43．一组合变换如下，先将图形绕（3，4）点旋转60°，然后放大一倍。 （1） 试求该组合变换的变换矩阵；
（2）
三角形各顶点的坐标为A （10，0）、B （10，20）、C （0，20），试求经过上述变换后三角形各顶点坐标。
答．（1）将图形绕（3，4）点旋转60°的变换矩阵：
??????????--=143010001
1T ??????????????????????-??1430100011000)60cos()60sin(0)60sin()60cos(=????
?
?
?
???--1598.09643.405.0866.00866
.05.0
将图形放大一倍????
?
?????=1000200022T 该组合变换的变换矩阵：
????
?
??
???--=????????????????????--=?=1196.1928
.901732.10732
.11
1000200021598.09643.405.0866
.00866
.05
.021T T T （2）三角形顶点坐标矩阵为：????
?
?????=?1200120101010ABC 变换后三角形的坐标：T ABC C B A ??='''?
=??????????-??????????1196.1928.901732.10732.11
1200120101010=????
??????-1804.18712.241124.36712.141124.16928.19
44．如图所示的平面桁架，由两个单元组成，单元（1）与单元（2），二者
之间角为45°，单元（1
）的局
部坐标正方向为沿轴线方向由节点1指向节点3，单元（2）的局部坐标正方向为沿轴线方向由节点2指向节点3，在局部坐标系下每个单元的刚
度矩阵分别为[K]
)
1(=E ?
?
?
?
??--1111，[K] )
2(=
)1(][2
2
K ，求桁架的总体刚度矩阵[k].
答．平面桁架的坐标转换矩阵为)
(sin cos 0
00sin cos e e
T ??
???
?=αα
αα
由局部坐标系与总体坐标系的关系知：单元（1）?=90α，单元（2）?=135α
)
1()
1(10000010??
????=∴T
)
2()
2(1100001122??
?
???--=T
在整体坐标下单元的刚度矩阵为
[][][][])()()()(e e T e e T K T K =
∴[][][][]
??
???
??
??
???--==101
0000010100000)1()
()1()
1(E T K T K e T
[][][][]
?????
???????----------==1111111
111111142)2()2()2()2(E
T K T K T 单元（1）局部码对应的总码为1、3，单元（2）局部码对应的总码为2、3
[]
)
1(33311311)
1(??
????=∴K K K K
K []
)
1(33311311
()
??
?
???=∴K K K K K 按照刚度订成法，可得出总体刚度矩阵为
[]
?
????????
????????
???????
??
?
?+----
-
-
---
-=??
???????
?+=4214
242421
042424242004242424200424242
420010001
00
000000
)2(33)1(33)2(32
)1(31)
1(23)2(22)1(13
)1(11E K K K K K K K K
现代设计方法期末考试复习资料讲解
现代设计方法复习资料 1.设计是指通过认识和利用自然法则来弥补人类自身条件不足的创造性、能动性的活动。亦是围绕目标问题的求解活动，主要以心理学研究为基础。 2.设计发展史：直觉设计、经验设计、中间试验辅助设计、现代设计。 3.设计方法可化分为传统设计方法（直觉设计、经验设计、中间试验辅助设计）和现代设计方法。 4.现代设计所指的全新理论与方法包括有限元法、并行设计、虚拟设计、反求设计、网络设计、计算机仿真、遗传算法、神经网络算法、模糊理论及智能设计等。 5.传统设计方法主要指在计算机出现以前，设计者凭直觉和经验，借助一些推导出的简单公式和经验公式进行计算，做小规模且粗糙的实验，对类似的产品和设计进行类比等的设计方法。其特点：人工试凑、经验类比、以静态为假设条件、设计者和制造者分离。 6.现代设计方法是指计算机技术得到广泛应用后，从20世纪60年代以来在设计领域出现的设计理论和方法。主要包括：设计方法学、优化设计、可靠性设计、有限元法、动态设计、计算机辅助设计、人工神经元算法、遗传算法、智能工程、价值工程、工业造型设计、人机工程、并行设计、模块化设计、相似性设计、摩擦学设计、三次设计、、反求工程。 7.现代设计方法特点有：①设计手段更新，“无纸化设计”作为现代设计的主流极大地提高了设计效率，降低了设计成本。②产品的表示从基于投影原理的二维平面图样转变到三维实体模型。③以有限元法、优化设计、动态设计、可靠性设计等为代表的分析手段使得设计分析实现了从静态分析向动态分析转变，从定性分析向定量分析转变、从零部件计算向整体计算转变、从手工设计计算向自动化设计计算转变。?以有限元法、并行设计、虚拟设计、反求设计、网络设计、计算机仿真、遗传算法、神经网络算法、模糊理论及智能设计等新的设计理论和方法不断出现和发展。⑤设计方法从传统的串行方式发展到并行方式。⑥实现了CAD、CAM、CAPP、CAE的一体化⑦网络技术、数据库技术的发展实现了设计的远程化、网络化。 8.优化设计是借助于最优化理论和算法在计算机上寻求问题的最优设计方案，是在现代计算机广泛应用的基础上发展起来的一项新技术。 9.动态设计是按照机械动态特性的要求对机械产品或构图（图形）进行动力学建模，并作动特性分析；根据对其动特性或预定的动态设计目标，进行结构修改，再设计和结构重分析，直到满足结构动特性的设计要求。 合各方面的因素，以人机配合方式或“自动搜索”方式，在计算机上进行的半自动或自动设计，以便选出在现有条件下的最佳设计方案的一种现代设计方法。 12.优化设计工作主要包括建立数学模型和求解数学模型。 13.机械优化设计就是在给定的载荷或环境条件下，在对机械产品的性态、几何尺寸关系或其他因素的限制（约束）范围内，选取设计变量，建立目标函数并使其获得最优值的一种设计方法。 14.优化设计的数学模型三要素：设计变量、目标函数、约束条件。 15.设计变量：在优化设计过程中其取值大小需要调整、修改并最终确定的参数。 16.目标函数：又称评价函数，是标量函数。用来评价设计方案好坏的标准。任何一项机械设计方案的好坏，总可以用一些设计指标来衡量，而这些设计指标可以用设计变量的函数的取值大小加以表征，
现代设计方法期末总结
1、设计是创造性的劳动，设计的本质是创新。 2、现代设计方法有六个特点,分别是:程式性、创造性、系统性、优化性、综合性、计算机辅助设计（CAD）。 3、传统的分析方法往往把事物分解为许多独立的互不相干的部分进行研究。由于是孤立、静止地分析问题，所得的结论往往是片面的、有局限性的。而系统工程的方法是把事物当作一个整体的系统来研究，从系统出发，分析各组成部分之间的有机联系及系统与外界环境的关系，是一种较全面的综合研究方法。 4、设计系统是一种信息处理系统。 5、系统工程的观点，设计系统是一个由时间维、逻辑维和方法维组成三维系统。时间维：反映按时间顺序的设计工作阶段；逻辑维：解决问题的逻辑步骤；方法维：设计过程中的各种思维方法和工作方法。 6、设计工作阶段—时间维一般工程设计可分为四个阶段： 1）产品规划（明确设计任务）；2）原理方案设计；3）技术设计；4）施工设计。产品规划过程中的调查研究，包括：市场调研、技术调研、社会调研、环境调研。产品规划阶段形成的是可行性研究报告或设计任务书。 原理方案设计形成方案原理图。技术设计阶段形成零件草图等。 施工设计阶段形成零件图、部件装配图、全部生产图纸、设计说明书、工艺文件、使用说明书。 7、产品设计的三种类型 （1）开发型设计针对设计任务提出新的功能原理方案，完成从产品规划到施工设计的全过程的设计，此类设计是创新设计。 （2）适应型设计在原理方案基本保持不变的情况下，变化更换部分部件或结构，使产品更广泛地适应使用要求的设计。 （3）变参数型设计产品功能、原理方案、结构型式基本确定，通过改变尺寸与性能参数，满足不同的工作需要的设计。（测绘与仿制） 8、解决问题的合理逻辑步骤是：分析-综合-评价-决策。 评价是筛选的过程二、原理方案设计 1、系统功能分析法—系统化设计方法，它是将工程设计任务或机械产品看作技术系统，用系统工程方法进行分析和综合。 2、技术系统—以一定技术手段来实现社会特定需求的人造系统。 技术系统的功能就是将输入的能量、物料和讯号进行有目的的转换或变化后输出。技术系统是一个转换装置。随时间变化的能量、物料和讯号称为能量流、物料流和讯号流。 主要传递讯号流的技术系统—仪器。 主要传递能量流与物料流的技术系统—机器。 3、对输入和输出的变换所作的抽象描述称为系统。 技术系统的用途或所具有的特定能力称为系统的功能 4、分析系统的总功能常采用“黑箱法”。分析比较系统的输入和输出能量、物料和讯号，其差别和关系反映的就是系统的总功能。黑箱法要求设计者不要首先从产品结构着手，而应从系统功能出发设计产品。 5、功能分解分解到直接找到解法的分功能称为功能元。功能分析的结果用功能树的形式表达 完成分功能的技术实体是功能载体。 6、求系统原理解N=n1·n2······ni······nm 式中：m—功能元数；ni—第i 种功能元解的个数。 7、功能分析法的设计步骤
现代设计方法习题答案
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 =--=?
2016现代设计方法复习全资料(题+问题详解)
现代设计方法复习题 一、选择题 1．在CAD 使用中，为了方便定义图形通常采用不同坐标系，在以下坐标系中，坐标系的定 义域是连续且无界的是 【A 】 A.世界坐标系 B.显示器坐标系 C.规格化设备坐标系 D.绘图仪坐标系 2．CAD 系统中不是按其存储容的特征划分的几何模型 【 D 】 A.线框几何模型 B.表面几何模型 C.实体几何模型 D.曲面几何模型 3．在单峰搜索区间[x1, x3](x1 学习“现代设计方法”课程感想 11材料2班夏万林学号20110410210234 现代设计方法，用英文取名为“Modern Design Technique”，是当今时代为产品制造或工程项目完成到实体化全过程而制订的技术上的方案、图样与程序。“现代设计方法”是对应于传统设计方法而提出与发展的，为一种大概念，有大的范畴，其下位可有现代机械设计方法、现代模具设计方法等。 进入大三，迎接我们的是真正的专业课，不再是以前的公共课或者是专业基础课，而《优化设计导论》作为专业课中的必修课，即是非常重要的一门课，同时也是一门结合机械类各科目知识的一门综合性课程。在近一学期的学习中，我不仅仅是学到了比较多的综合性设计方法同时也很好的认识了我们的好老师-卢老师。卢老师的课堂教学非常幽默且具有非常强的科学性。卢老师基本上是每节课都会要求同学自己动手画画做做，不要总是这样听着而什么是事都不做，尽量调动大家学习的积极性，让大家多学点，让同学愿意听，想去学。 这门课程给我们讲解了有限元设计、优化设计、机电一体化设计、计算机辅助设计、创新设计、生命周期设计、虚拟设计、稳健设计、并行设计、智能设计等十种现代设计方法。其中前面四种为较成熟应用正普及类，后面六种为较新颖内容正发展类，可以说是设计学的一个大综合。广义最优化方法有解析法、数值法、图解法、实验法、情况研究法等，工程技术问题中的最优化方法主要是指解析法和数值法，且以数值法为最典型、最具代表性，因此、本书主要讲述数值法。 纵观世界机械类设计发展历史，从19世纪中叶英国工业革命至今，机械工业不断革新其要求也不断改变，现今对各个设计员的要求不断提升，由以前的单一机械结构设计到后来的机电一体化再到如今的机、电、计算机三位一体的设计要求，这样对于我们大学生尤其是三本院校的大学生，本身基础较薄弱，学习现代设计要求也不断提高、相应的难度也在提升。 通过这半个学期的学习，自己对现代设计方法有了一定的认知和掌握。我觉得开设本课程要达到的主要目的是：通过对经典解析法、线性规划与非线性规划法、数值法中的基本概念、理论和方法的学习，对工程设计实例分析的了解和熟悉，我们可以拓宽视野，增强创新设计意识，掌握现代设计方法的基本思想和基本方法，初步具有解决机械优化设计和分析问题的能力。学校的图书馆也有许多相关的书籍期刊，通过课本的学习和课外知识的学习以及《机械设计》课程学习的基础，我对设计过程的复杂性和相关基础过程有了一定的认识，其过程主要为首先是任务的提出，确定需求和潜在的需求；然后是可理解的形成，即概念设计，包括扫描技术可能和产生矛盾统一设想；最后是对可能解的评估、优选和确认，并产生最终解。通过这门课程的学习我还解决了另一个问题，对机械设计的现代设计方法的相关类型有了一定的认识。通过课程中的优化设计、解析法、数值法等方面的学习我深刻的认识到现代设计方法主要基于以下四个类型开展设计方案的。主要是结构模块化设计方法、基于产品特征知识的设计方法、系统化设计方法、智能化设计方法四个方面的设计方法，我的学习提 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 材料学院专业介绍 金属材料工程专业（本科） 专业适用范围：本专业培养的学生具有系统的材料学和材料加工工艺的基础理论知识及工程技术知识；具有新材料、新产品、新工艺开发研制能力和创新精神，以及成为相关行业与部门业务骨干和领导者所需要基本素质的德、智、体全面发展、基础扎实、知识面宽、素质高的高级工程技术人才。 专业主干课程：材料学、物理化学、材料科学基础、材料物理性能、理论力学、材料研究方法、制造技术、材料表面技术、材料力学性能、材料失效分析、粉末冶金原理、热处理原理及工艺、计算机在材料学中的应用等。 材料成型及控制工程专业（本科） 专业适用范围：本专业培养材料成型及控制工程的科研、生产及管理方面的高级工程技术人才。学习和掌握材料科学及其成型工艺和技术，掌握材料加工成型的基础理论知识，具备材料成型形状控制、材料组织、结构性能控制和生产过程控制和新材料、新产品、新工艺的开发能力以及机械与自动化等领域内的设计制造、科技开发的能力。 专业主干课程：数学、理论力学、材料力学、机械设计基础、金属学及热处理、工程材料、电工与电子技术、材料成型基础、金属塑性成型原理、计算机辅助设计与制造、材料成型机械设备与模具设计、微机原理与计算机应用等。 模具设计与制造专业（专科） 专业适用范围：模具设计与制造专业是我院示范性教学专业。本专业培养适应社会主义现代化建设需要的德、智、体、美全面发展的，具有冲压模具和塑料模具的设计和制造能力，并特别具有计算机辅助设计能力的高等技术应用型专门人才。突出职业技能型、应用型人才的培养特色，提高实践教学与理论教学的比例，强化基础技能训练，重点学习先进的AutoCAD、Pro/E、UG NX等现代设计软件及数控编程技术。本专业毕业生能在家电、机械、汽车、电子、塑料等行业的生产第一线从事模具钳工、模具修理技师、机械制图技术员、产品设计员、工艺造型设计员、各种模具设计、模具制造及新技术的应用和管理等工作。能运用Pro/E、UG NX、AutoCAD等先进软件进行制品设计和模具设计及数控编程加工制造。 《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 现代设计方法 现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。以满足市场产品的质量、性能、时间、成本、价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,研究、改进、创造产品和工艺等活动过程所用到的技术和知识群体的总称。 现代设计方法有:并行设计、虚拟设计、绿色设计、可靠性设计、智能优化设计、计算机辅助设计、动态设计、模块化设计、计算机仿真设计、人机学设计、摩擦学设计、反求设计、疲劳设计。 一、并行设计 并行设计是一种对产品及其相关过程(包括设计制造过程和相关的支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式。强调产品开发人员一开始就考虑产品从概念设计到消亡的整个生命周期里的所有相关因素的影响，把一切可能产生的错误、矛盾和冲突尽可能及早地发现和解决，以缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量。 二、虚拟设计 在达到产品并行的目的以后，为了使产品一次设计成功，减少反复，往往会采用仿真技术，而对机电产品模型的建立和仿真又属于是虚拟设计的范畴。所谓的虚拟制造(也叫拟实制造)指的是利用仿真技术、信息技术、计算机技术和现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，发现制造过程中可能出现的问题，在真实制造以前，解决这些问题，以缩减产品上市的时间，降低产品开发、制造成本，并提高产品的市场竞争力。 三、绿色设计 绿色设计是指以环境资源保护为核心概念的设计过程，其基本思想就是在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳人产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响为最小。 产品设计的基本流程为：市场调研--草图构思--方案设计。 四、可靠性设计 机电产品的可靠性设计可定义为: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。可靠性设计是以概率论为数学基础，从统计学的角度去观察偶然事件，并从偶然事件中找出其某些必然发生的规律，而这些规律一般反映了在随机变量与随机变量发生的可能性(概率)之间的关系。用来描述这种关系的模型很多，如正态分布模型、指数分布模和威尔分布模型。 五、智能优化设计 随着与机电一体化相关技术不断的发展，以及机电一体化技术的广泛使用，我们面临的将是越来越复杂的机电系统。解决复杂系统的出路在于使用智能优化的设计手段。智能优化设计突破了传统的优化设计的局限，它更强调人工智能在优化设计中的作用。智能优化设计应该以计算机为实现手段，与控制论、信息论、决策论相结合，使现代机电产品具有自学习、自组织、自适应的能力，其创造性在于借助三维图形，智能化软件和多媒体工具等对产品进行开发设计。 六、计算机辅助设计 机械计算机辅助设计（机械CAD）技术，是在一定的计算机辅助设计平台上，对所设计的机械零、部件，输入要达到的技术参数，由计算机进行强度，刚度，稳定性校核，然后输出标准的机械图纸，简化了大量人工计算及绘图，效率比人工提高几十倍甚至更多。 七、动态设计 动态设计法是在计算参数难以准确确定、设计理论和方法带有经验性和类比性时，根据施工 1、 塑胶材料常用收缩率？ ABS PC PMMA ＰS １、005 ＰO Ｍ ＰＶC PE 1、０20 PP １、015－1、0２0 2、 塑胶件常出现得瘕疵？?缺胶、披风、气泡、缩水、熔接痕、黑点、气泡、条纹、翘曲、分层、脱皮等 、 ３、 常用得塑胶模具钢材？?718 738 S １36 ＮＡK ８0 SK Ｈ51 SKD61 2344 840７ ４、 高镜面抛光用哪种钢材 ？ 常用高硬热处理钢材,如 SKD61 、 8407 、 S １36 等！ 5 、 什么就是 2D ？什么就是 ３D ??2Ｄ 就是指二维平面, 3D 就是指三维空间.在模具部分， 2D 通常就是指平面图,即 CAD 图； 3 D 通常就是指立体图，即 PRO ／E 、 ＵＧ 或其她 ３ D 软件得图档。 6 、 UG 得默认精度就是多少? UG 得默认精度就是 0、0254M Ｍ ７ 、 什么就是碰穿 ？ 什么就是插穿 ？?与 PL 面平行得公母模贴合面叫碰穿面;与 PL 面不平行得公母模贴合面叫插穿面！ ８ 、 条与丝得关系? 条与丝都就是长度单位.条为台湾用语, 1 条 =0、01M Ｍ ;丝为香港用语， 1 丝 =0、０1MM ，所以, 1 条 =1 丝 9 、 枕位就是什么??外壳类塑件得边缘常开有缺口,用于安装各类配件,此处形成得枕状分型部分称为枕位 、 １0 、 火山口就是什么？?ＢO ＯＳ 柱根部减胶部分反映在模具上得类似于火山爆发后得形状叫做模具火山口。深得骨位上也常做，目得就是为了防止缩水。 １1 、 呵就是指什么??呵就就是模仁,香港习惯用语，镶呵得意思就就是镶模仁。 12 、什么就是虎口？ 虎口,又称管位,即用来限位得部分。常用在模仁得四个角上，起前后模仁一个精定位得作用,常用ＣNC 或模床加工。 １3 、什么叫排位？ 模具上得产品布局称为排位。往往由进胶式样与模具结构及产品本身来决定得。 14、什么叫胶位？ 模具上产品得空穴称为胶位。也就就是您需要得塑胶件 1５、什么叫骨位？ 产品上得筋称为骨位。多就是起连结或限位作用得 1６、什么叫柱位??产品上得BＯSS 柱称为柱位。常就是打镙丝或定位用得。 17 、什么叫虚位？?模具上得间隙称为虚位。也就就是常说得避空位,常用在非封胶位。 1８、什么叫扣位？?产品联接用得钩称为扣位.一般需要做斜顶或行位结构。 19 、什么叫火花纹？?电火花加工后留下得纹称为火花纹。由放电量来决定粗细。 20 、什么就是PL 面? PL 就是Ｐarｔiｎg Panｅl 得简称，PＬ又称分型面,就是指模具在闭合时公模与母模相接触得部分. 21 、电脑锣就是什么？?数控铣床与加工中心得通称、 ２2 、铜工就是什么? 电火花加工通常采用易于加工得铜料做放电电极，称为铜工,也称电极。铜工一般分为粗工、粗幼工、幼工。幼工又称精工、 2３、放电加工就是什么？ 电火花就是一种自激放电.火花放电得两个电极间在放电前具较高得电压,当两电极接近时，其间介质被击穿后，随即发生火花放电。伴随击穿过程,两电极间得电阻急剧变小,两极之间得电压也随之急剧变低.火花通道必须在维持暂短得时间（通常为1０－7—10 —3s ）后及时熄灭，才可保持火花放电得“冷极”特性（即通道能量转换得热能来不及传至电极纵 现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。以满足市场产品的质量、性能、时间、成本、价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,研究、改进、创造产品和工艺等活动过程所用到的技术和知识群体的总称。 现代设计方法有:并行设计、虚拟设计、绿色设计、可靠性设计、智能优化设计、计算机辅助设计、动态设计、模块化设计、计算机仿真设计、人机学设计、摩擦学设计、反求设计、疲劳设计 一、并行设计 并行设计是一种对产品及其相关过程(包括设计制造过程和相关的支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式。强调产品开发人员一开始就考虑产品从概念设计到消亡的整个生命周期里的所有相关因素的影响，把一切可能产生的错误、矛盾和冲突尽可能及早地发现和解决，以缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量。并行设计作为现代设计理论及方法的范畴，目前已形成的并行设计方法基本上可以分为两大类: (l)基于人员协同和集成的并行化。就是把组成与产品方面有关的，针对给定设计任务的专门的、综合性的设计团体(企业)协同起来。 丰田的产品开发过程有四个主要内容： ●一个产生主要设计的概念论文的规划阶段 ●同步设计的系统设计阶段 ●一个具有设计标准的详细设计阶段 ●一个精益生产的样机模具阶段。 ●广泛地协调，不仅仅在设计而且还有生产以及销售 ●协调从概念到市场完整的项目 ●概念创造以及概念支持者 ●规格、成本目标、设计以及主要部件选择，确信产品概念精确地被转换为车型的技术细节 ●直接地、经常地与设计师以及工程师交流 ●建立与顾客直接接触（产品经理办公室实施它自己的市场调查，除了通过市场营销进行的定期市场调查）。 前端设计 设计环节与供应商实现设计的集成 多部门协调研发 以客户为中心 降低批量规模 (2)基于信息、知识协同和集成的并行化。该方法基于计算机网络来实现，各零部件的设计人员通过计算机网络对机电产品进行设计，并进行可制造性、经济性、可靠性、可装配性等内容的分析及时的反馈信息，并按要求修改各零部件的设计模型，直至整个机电产品完成为止。可以采用面向制造(DFM)和面向装配(DFA)的设计方法，涉及CAX技术、产品信息集成(PDM)技术以及与人员协同集成有关的信息技术。 当然，这两种机电产品并行设计方法并不是相互独立的。在实际应用过程中，它们往往是紧密结合在一起的。实例： 环境变量 一．用牛顿法求函数 2214121)2()2(),(x x x x x f -+-= 的极小值点坐标（迭代二次）。 解 初始点T x ]2,3[0 = 则初始点处的函数梯度、海森矩阵及其逆矩阵为 ?? ????=??????---+-=?42)2(4)2(2)2(4)(21213 1 0x x x x x x f ????? ?--=??????--+-=?844148442)2(12)(21 02x x f ???? ??? ???=?=487241241121 )]([1 02x f 代入牛顿法迭代公式，得 T x f x f x x ? ? ? ???=??-=34,38)()]([0 1 2 1 - ??? ?????=??????---+-=?02732)2(4)2(2)2(4)(212 1311x x x x x x f 代入牛顿法迭代公式，得 ?? ? ???=??-=26.152.2)()]([1 1 12 1 2 x f x f x x - 二、分析比较牛顿法、阻尼牛顿法、共轭梯度法、变尺度法和鲍威尔法的特点，找出前四种方法的相互联系。 比较牛顿法：牛顿法收敛很快，对于二次函数只需迭代一次便达到最优点，对非二次函数也能较快迭代到最优点，但要计算二阶偏导数矩阵及其逆阵，对维数较高的优化问题，其计算工作和存储量都太大。 阻尼牛顿法：可以看出原始牛顿法就相当于阻尼牛顿法的步长因子取成固定值1的情况。阻尼牛顿法每次迭代都在牛顿方向上进行一维搜索，避免了迭代后函数值上升的现象，从而保持了牛顿法二次收敛的特性，而对初始点的选取并没有苛刻的要求。 这类方法的主要缺点计算复杂，工作量大，要求计算机存储量大 共轭梯度法：共轭方向主要是针对二次函数的，但也可以用于一般非二次函数。共轭方向法是二次收敛的，计算程序简单，存储量相对较少 变尺度法：只需用到函数的一阶梯度；下降算法，故收敛全局；计算量小（不需要求矩阵逆）；一般可以达到超线性收敛（速度快） 鲍威尔法：多维无约束优化算法是在无约束优化算法之一，首先选取一组共轭方向，从某个初始点出发，求目标函数在这些方向上的极小值点，然后以该点为新的出发点，重复这一过程直到获得满意解，其优点是不必计算目标函数的梯度就可以在有限步内找到极值点。 三、已知约束优化问题minf(x)=(x 1-2)2+(x 2-x 1)2 模具设计基本思路 第一部分模具设计基本思路 1、设计前的准备工作： 在进行模具设计之前，必须要有①经用户确认的塑胶件产品图；②塑胶件的成形材料及收缩率；③所用注塑机的参数；④模具要求：a、取数；b、浇注系统类型；c、塑胶件的脱模方式等等；⑤模具的成本预算； 模具设计人员，首先要务是熟悉须做模具的产品，对产品图进行确认，检查尺寸、公差等是否表达清楚，以及产品图里所要求的技术要求是否合理。 对塑胶件的成形材料的特征有所了解，如流动性如何，结晶性如何，材料的热性如何，将对模温有较大的影响。另材料的收缩率的选取是至关重要的一个环节将直接影响产品的尺寸。 与模具相关的注塑机主要参数：最大注塑量、注塑力、锁模力、行程、最大模具厚度、最小模具厚度、喷嘴球半径等。 产品取数，浇注系统类型，产品的脱模方式是决定模具设计方案的主要因素。 模具设计方案的取舍需由模具成本预算来决定。 2、模具设计基本要领 ①设计依据 设计者主要依据两种方式进行：一是依据客户提供的产品图；二是依据客户提供的样品，在样品上提取重要的设计信息；利用前二者依据来制定浇口形式，位置及产品的分型面。 ②模具设计总体方案的确定，主要包括：绘制模具设计方案图，确定分型面的位置，型腔的分布和模胚选定，确定型腔，镶件的软廓尺寸，确定选用零件的材料，规格，列出材料清单等。 ③模具详细设计 对模具设计方案进行详细化，对各型腔尺寸进行细化，拆分零件图，完成装配图的设计。 ④模具工艺设计 模具工艺设计主要包括：一是模芯在目前加工条件下的可加工性；二是工艺编制，数控编程，电极设计。 第二部分产品分型面的选取 产品分型面通俗的讲是定模型腔板与动模型腔板的结合面，也是产品脱模掉落的地方，产品分型面的选取是最基本和最重要的一个环节。 选取分型面时，一般应遵循下列原则： ①选取产品在模具分开时，不影响侧向凹凸位置。 ②选取产品在模具分开时，可粘附在动模侧的位置。 ③选取产品分型面不明显且易加工的位置。 ④选取产品平面或能贯通加工的分型面形状。 客户有特殊要求的，应根据客户的要求进行选取，选取分型面应尽可能考虑产品的形状、尺寸、产品厚度、产品性能及填充状况，成形效率及成形的可操作性等。 设计概论自考复习资料 赵平勇主编 填空题： 1、设计的艺术性包含设计物象的造型形态特征，色彩装饰特征，材料肌理特征。 2、设计应遵循功能性，精神性，象征性原则 3、艺术设计的方法有分散法，形象法，对比法，逻辑法。 4、利用直观的图像和表格来说明设计意图，这是形象的设计方法。 5、将大量的设计问题化整为零、选择主要矛盾予以解决。这是一种分散设计方法。 6、设计的目的是为了更好的生活，而生活的最高境界是艺术 7、公元前3200年左右，古代埃及人利用丰富的纸莎草资源，发明了莎草纸。 8、古代埃及建筑的伟大杰作是作为国王陵墓的金字塔。 9、古代希腊建筑的最高成就是雅典卫城的设计与建成。雅典卫城是多利亚柱式的典型，其余两种柱式称为爱奥尼亚柱式和科林斯柱式。 10、维特鲁威的《建筑十书》是罗马建筑技术的总结，是西方设计实务的第一部系统完整的著作。 11、古中国石器工具的设计是原始社会最早的最主要的设计内容，并将其进一步12、分为以打制石器为主的旧石器时代和以磨制石器为主的新石器时代。 13、陶器是“火为精灵土为胎”的产物，陶器的设计发明标志着人类设计由设计阶段进入了手工设计阶段。彩绘是我国新大哭时代制陶工艺中最为成功的一种装饰设计手法。14、商代青铜器的主要纹样是饕餮纹，商代后期的司母戊大方鼎是目前所见世界上最大的青铜铸鼎。 15、成书于战国时期的《考工记》，是我国最早关于设计与制作的著作 16、青铜器是铜，锡，铅的合金。 17、现存北魏时期建造的河南嵩岳寺砖塔，是留存至今最早的佛塔。 18、隋唐时期工匠李春设计修建的赵州桥是世界上最早的敞肩劵大石桥。 19、北宋李诫编著的政府颁布的《营造法式》全面总结了隋唐以来的建筑经验，是我们和 世界建筑史上的珍贵文献。我国明代宋应星编著了世界上第一部农业和手工业的技术全书《天工开物》。 20、北京故宫是明清两代不断营造的结果，是现存是大的古建筑群。 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 模具制造工艺 模具专业 讲义 系别：机械系 绪论 0．1中国模具工业的发展现状 中国模具工业以15%的增长速度发展。冲压模已能生产2微米精度多工位级进模，工位数达160个，寿命1~2亿次，在大型塑料模已能生产51英寸6.5KG大容量洗衣机内桶模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具，还能生产手机外壳模具等。 但同国外相比存在差距，精密加工设备的应用，CAD/CAE/CAM技术的普及不高等等。 0．2模具制造技术的基本要求及特点 0．2．1模具制造的基本要求 1、制造精度高 2、使用寿命长 3、制造周期短 4、模具成本合理 0．2．2模具加工程序 模具加工的一般程序：模具标准件准备→坯料准备→模具零件形状加工→热处理→模具零件精加工→模具装配。一副模具的零件多达100个以上。其中除了标准件可以外购，其他零件都要进行加工。0．2．3传统模具制造向现代模具制造的过渡 传统模具技术主要是根据设计图样，用仿形加工、成型磨削以及电火花加工方法来制造模具。 现代模具制造能够利用CAD/CAE/CAPP/CAM技术和数控加工技术。 0．2．4现代模具制造技术的特点 0．3模具先进制造技术的发展 0．3．1模具先进制造技术的应用 ?1．信息技术在现代模具制造中的应用 ?①CAD技术。 ?②CAE技术。 ?③CAPP技术。 ?④CAM技术。 ?⑤仿真技术。 ?⑥虚拟现实（V irtual Reality，VR）技术。 ?⑦网络通信技术。 ?⑧多媒体技术。 ?⑨智能化技术。 ?2．自动化技术在现代模具制造中的应用 ?①数控机械加工技术。 ?②数控电加工技术。 ?③数控特种加工技术。 ?3．现代系统管理技术在现代模具制造中应用 ?①集成化思想。 ?②并行化思想。 ?③协同设计思想与团队精神。 0．3．2中国模具工业的技术的发展前景 ?1．巨大的市场需求将推动中国模具工业发展 ?中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求。 ?例，2005年国内汽车年产量已经接近300万辆，需要的各种塑料件达36万吨。 ?1989年，国务院将模具被列为机械工业技术改造序列的首位。 ?2．国内模具技术的发展方向 ?①提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平。 ?②CAD/CAE/CAM技术。 ?③快速制造原型和快速制造模具技术。 ?④热流道、气辅注射成型、高压成型技术。 ?⑤模具标准化和标准件的使用。 ?⑥优质模具材料和先进表面处理技术。 ?⑦高速铣削技术的应用。 ?⑧模具光整加工制备。 ?⑨高速测量技术与逆向工程，新的工艺和模具。 0．3．3学习本课程的基本要求 模具设计与制造专业的主要专业课之一，是已学课程的综合应用。 第1章模具制造工艺规程基础知识 1.1 模具制造工艺过程 ?模具生产过程——通过设计、加工、装配，转变为具有使用性能的成型模具的全过程。分为6个阶段：?①模具方案策划。 ?②模具结构技术设计。 ?③生产准备。 ?④模具非标准件加工。 ?⑤装配与试模。 ?⑥验收与试模具。 1.1 模具制造工艺过程 1．模具制造工艺过程——从生产准备到模具验收之前的3个阶段。是模具生产过程的主要部分 2．模具制造工艺过程的组成 现代设计方法试题 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 ） A ．计算机辅助工程 B ．计算机辅助制造 C 计算机辅助设计 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（ C ） 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（ B ） 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 ） A ．??????? ???11510010001 B ．??????????--11510010001 C ．???? ? ?????101001500010D ．???? ??????10 10015000 1 5．在消阴处理中，进行极大／极小检验，如果两个物体的投影不满足极大／极小条件，则两个物体之间（ D ） A ．相互完全遮挡 B ．部分相互遮挡 C ．相互不遮挡 D ．遮挡关系不确定 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Hessian 矩阵（ C ） A ．半正定 B ．正定 C ．半负定 D ．负定 7．对约束优化问题，设计变量的选择（ C ） A ．可以在可行域中 B ．不允许在可行域中 C ．只允许在可行域中 D ．不一定在可行域中 8．要将一个有约束问题的求解转化为一系列无约束问题的求解，可以选择（ C ） A ．复合形法 B ．简约梯度法 C ．罚函数法 D ．共轭梯度法 9．在解决线性规划问题时，首选的优化方法为（ B ） A ．外点罚函数法 B ．单纯形法 C ．拟牛顿法 D ．变尺度法 10．当目标函势沩凸函数，约『束函彭嘣黜函数时，K —T 条件是约束优化问题取得极值的（ D ） A ．必要条件 B ．充分条件 C ．一般条件 D ．充分必要条件 11．有限元分析中，下列单元属于二维单元的是（ D ） A ．六面体单元 B ．四面体单元 C ．杆单元 D ．三角形单元 12．用有限元方法求解问题获得的解属于（ A ） A ．近似解 B ．精确解 C ．解析解 D ．半解析解 13．采用杆单元进行平面刚架有限元分析，杆单元的一端具有（ B ） A ．两个自由度 B ．三个自由度 C ．四个自由度 D ．六个自由度 14．某刚架单元两节点对应的总体编码为5和3，则局部座标系下的单元刚度系数k 在总体刚度矩阵中的位置为（ D ） A ．第5行第3列 B ．第14行第3列 C ．第5行第14列 D ．第14行第14列 1 5．在平面应变问题中，沿轴线方向（ C ） A ．应变、应力都为零 B ．应力为零，但应变不为零 C ．应变为零，但应力不为零 D ．应变、应力都不为零 16．若产品的平均寿命等于失效率的倒数则产品的寿命服从（ C ） A ．正态分布 B ．泊松分布 C ．指数分布 D ．二项分布 17．在平均安全系数不变的情况下，由于强度(或应力)的分散度增大会使零件的可靠度（ A ） A ．降低 B ．提高 C ．不变 D ．无法确定 18．当系统中任何—个零件发生故障都会导致整个系统失效，该系统是（ A ） A ．串联系统 B ．冗余系统 C ．表决系统 D ．非工作冗余系统 19．并联系统的可靠度比组成该系统的零件的可靠度（ B ） A ．底 B ．高 C ．相等 D ．不确定 20．产品工作到t 时刻后的单位时间内发生失效的概率称为（ D ） A ．平均寿命 B ．平均失效密度 C ．平均可靠度 D ．平均失效率 二、多项选择题(本大题共5小题。每小题2分．共10分) 21．下列设备属于CAD 的输入设备的，有（ BCE ） A ．显示器 B ．扫描仪 C ．键盘 D ．绘图仪 E ．光笔 22．通过矩形窗口与矩形视区的匹配，可以实现图形的（ ABD ） A ．放大 B ．缩小 C ．锗切 D ．摇视 E 平移 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（ BE ） A ．坐标轮换法 B ．梯度法 C ．单纯形 D ．Powell 法 E ．变尺度法 24．单元刚度矩阵具有（ ACE ） A ．奇异性 B ．正定性 C ．分块性 D ．稀疏性 E ．对称性学习“现代设计方法”课程感想
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