2022年现代设计方法笔试试卷答案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 全国见习机械设计工程师资格认证考试“ 现代设计方法” 答案一、填空题每题 2 分,共 12 分1. 牢靠度；2. 有效度 . 3. _ 中位寿命 _. 4. _ 正态 _；5. R = 1 1 R 36.匀称性假设 各向同性假设；二、简答题每题 5 分,共 15 分1. 请简要答复 TRIZ 理论中解决物理冲突的 4 个别离原理；1 空间别离 1 分2时间别离 1 分3基于条件的别离 1.5 分4整体与部分的别离 1.5 分2.请在以下图中的？处 共有 3 处！,填入正确的答案； 使之形成一个完整的应用 理论解决创造问题的一般方法流程；TRIZ

2、3. 在对结构进行离散化处理时,假设单元划分得不合理将会大大降低运算结果的精度,甚至产生错误的结果；试指出以下图中1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 答：1a 单元的节点交叉编号,网格面过分扭曲；2 分2b 单元的内角大于 180 度,各个内角相差太大； 2 分3c 单元长宽比太小,各个边长相差太大； 1 分三、运算题总分30 分fX=x12+9x2 2, 已知初始迭1、此题总分值10 分设某无约束优化问题的目标函数是代点 X0=2 2T, 第一次迭代所取的方向S0=- -T, 步长 0=0.30168,；1试运算

3、第一次迭代运算所获得的迭代点 X 1及其所对应的函数值；2试运算 fX在 X 1处的梯度；3假设在 X 1处采纳梯度法做优化搜寻, 试求相应的搜寻方向 按单位向量表示；解：1 X1X0+ 0 S 02 +0.30168 0 . 7433= .1 77583 分2 .0 669 .1 7982fX 15521 分2X11 . 7758,X1点处的梯度为1 . 7982f X 1 18 2 xx 1 1 1 1 18 2 * 11 . 7758. 7982 32 3 . 5516. 36763 分3搜寻方向 S 1 为负梯度方向,其单位向量表示式为：.3 5516S 1 ff XX 11 3 .

4、5516 322 . 367632 . 3676 2 .00 .10919943 分2、此题总分值 10 分 已知约束优化问题的数学模型min fX=x12+x22-2x2+1 2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - s.t. gX=3-x10 1 请构造出该问题的内点惩处函数；2 试用求极值的方法求其最优解列出 X*的解析式；3 当 rk取何值时该惩处函数的最优解与原问题的最优解一样？并解出最优解；提示：为便于求解, pX可取 -ln-gX形式；解：构造内点惩处函数X r x 12x 222x 21rkln 3x 1

5、X rk的一阶偏导-ln-gX取形式 pX即：rX r 2 x 1x 222x 21rkp X对于任意给定的惩处因子 0,函数X r 是凸的；令函数数为 0,可得其无约束极值点x 12x 1rk0,x 22x 220x 13解上两式得：对于x 13x 1rk3302r 9,x 2 r 12X2 r 9,不满意 3-x10约束条件,因此无约束极值点为：2 2 rk9,1T r2当 rk分别取值： 1,0.1, 0.01,0.001, , 0 时, 可得与原问题的最优解一样的约束 最优解：X 3,1T,fX*9 3、 此题总分值 10 分50个投入恒定载荷下运行,其失效时的运行时间及失效数如表所示

6、,求该规格轴承工作到100h 和 400h 时的牢靠度R100和 R400；600 700 1000 运行时间 h 10 25 50 100 150 250 350 400 500 失效数个4 2 3 7 5 3 2 2 0 0 0 0 解运行到 100h 时累积失效数为分 n423716R 10011668%0. 68 550运行到 400h 时累积失效数为3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - n4237532228R 40012844%0.44 5分 50四 、分析论述题总分 18 分1、 此题总分值 10 分

7、空心轴的外径、内径分别用D 和 d 表示,设其承担的扭矩为 M,扭转剪切的许用应力为 ；当其截面积为某肯定值时 假设为 C, 假设能正确地挑选D 和 d,可使空心轴承担的扭矩M 到达最大；试建立该问题的最优化数学模型；max16MD4D4d提示：空心轴的最大扭转剪切应力运算式为：解：取设计变量 x 1x T =D dT2 分2 分目标函数为x 14x 24max fX=16 x 1考虑题示的约束条件以及最大与最小的等效关系,优化问题数学模型为：s.t. min fX= - x 14x 242 分16x 1g1x =x20 以下每项 1 分,共 4 分g2x =x 10 g3x =x 1x0 h

8、x =x 124x22C=0 2. 此题总分值 8 分请分析答复以下问题 1 什么单元称为和谐元,须满意什么充要条件？2 在平面三节点三角形单元中,能否选取如下的位移模式,为什么？u x y , a 1a x 22a y 3v x y , a 4a xa y2答：1 同时满意完备、和谐条件的单元称为和谐元1 分1.5 分1.5 分4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2 不能采纳 1 分；由于位移模式没有反映全部的刚体位移项和常量应变项1 分；坐标 x ,y 不对等 1 分；在单元边界上的连续性条件也未能完全满意1 分；5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 5 页