精编版现代设计方法笔试试卷答案.pdf

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1、 现代设计方法笔试试卷答案 最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 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（每小题2 分，共 12 分）1.可靠度 。2.有效度 .3._ 中位寿命_.4._ 正态_。5.sR=3)1(1R 6.均匀性假设 各向同性假设。二、简答题（每小题5 分，共 15 分）1.请简要回答 TRIZ 理论中解决物理冲突的 4 个分离原理。1)空间分离（1 分）2）时间分离（1 分）3）基于条件的分离（1.5 分）4）整体与部分的分离（1.5 分）2.请在下图中的？处（共有 3 处！），填入正确的答案。使之形成一个

2、完整的应用简要回答理论中解决物理冲突的个分离原理空间分离分时间分离分基于条件的分离分整体与部分的分离分请在下图中权请联系网站删除理论解决发明问题的一般方法流程在对结构进行离散化处理时若单元划分得不合理将会大大降低计面过分扭曲分单元的内角大于度各个内角相差太大分单元长宽比太小各个边长相差太大分三计算题总分分本题满分分最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 TRIZ 理论解决发明问题的一般方法流程。3.在对结构进行离散化处理时，若单元划分得不合理将会大大降低计算结果的精度，甚至产生错误的结果。试指出下图中 3 种四边形单元网格划分不合理的原因。答：1）a单元的节

3、点交叉编号，网格面过分扭曲；（2 分）2）b 单元的内角大于 180 度，各个内角相差太大；（2 分）3）c 单元长宽比太小，各个边长相差太大；（1 分）三、计算题（总分 30 分）1、（本题满分10分）设某无约束优化问题的目标函数是f(X)=x12+9x22,已知初始迭代点 X(0)=2 2T,第一次迭代所取的方向 S(0)=-0.7433-0.669T,步长(0)=0.30168,。1）试计算第一次迭代计算所获得的迭代点 X(1)及其所对应的函数值。2）试计算 f(X)在 X(1)处的梯度。3）若在 X(1)处采用梯度法做优化搜索，试求相应的搜索方向（按单位向量表示）。解：1)X(1)X(

4、0)+(0)S(0)22+0.30168669.07433.0=7982.17758.1（3 分）f(X(1)=32.2552（1 分）简要回答理论中解决物理冲突的个分离原理空间分离分时间分离分基于条件的分离分整体与部分的分离分请在下图中权请联系网站删除理论解决发明问题的一般方法流程在对结构进行离散化处理时若单元划分得不合理将会大大降低计面过分扭曲分单元的内角大于度各个内角相差太大分单元长宽比太小各个边长相差太大分三计算题总分分本题满分分最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 2）X(1)7982.17758.1，X(1)点处的梯度为 3676.325516

5、.37982.1*187758.1*2182)()1(1)1(1(1)xxXf（3 分）3）搜索方向)1(S为负梯度方向，其单位向量表示式为：994.01091.03676.325516.33676.325516.3)()(22)1()1()1(XXSff（3 分）2、(本题满分 10 分)已知约束优化问题的数学模型 min f(X)=x12+x22-2 x2+1 s.t.g(X)=3-x10 1)请构造出该问题的内点惩罚函数；2)试用求极值的方法求其最优解（列出 X*的解析式）；3)当 r(k)取何值时该惩罚函数的最优解与原问题的最优解一致？并解出最优解。提示：为便于求解，p(X)可取-ln

6、(-g(X)形式。解：构造内点惩罚函数 ()22()1221(,)21ln(3)kkX rxxxrx -ln(-g(X)取形式 p(X)即：()22()122(,)21()kkX rxxxrp X 对于任意给定的惩罚因子()kr0，函数()(,)kX r是凸的。令函数()(,)kX r的一阶偏导数为 0，可得其无约束极值点()111203krxxx，22220 xx 解上两式得：()()1329()2kkrxr，()2()1kxr 对于()132902krx，不满足 3-x10 约束条件，因此无约束极值点为：()()329(),12TkkrXr 简要回答理论中解决物理冲突的个分离原理空间分离分

7、时间分离分基于条件的分离分整体与部分的分离分请在下图中权请联系网站删除理论解决发明问题的一般方法流程在对结构进行离散化处理时若单元划分得不合理将会大大降低计面过分扭曲分单元的内角大于度各个内角相差太大分单元长宽比太小各个边长相差太大分三计算题总分分本题满分分最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 当 r(k)分别取值：1，0.1，0.01，0.001，0 时，可得与原问题的最优解一致的约束最优解：X3，1T，f(X*)9 3、(本题满分 10 分)1.将某规格的轴承 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，求该规格轴承工作到100h

8、和 400h 时的可靠度 R(100)和R(400)。运行时间(h)10 25 50 100 150 250 350 400 500 600 700 1000 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 68.0%6850161)100(167324Rn (5分)运行到400h时累积失效数为 44.0%4450281)400(2822357324Rn (5分)四、分析论述题 (总分18分)1、(本题满分 10 分)空心轴的外径、内径分别用 D 和 d 表示，设其承受的扭矩为 M，扭转剪切的许用应力为 。当其截面积为某一定值时（假设为C）,若

9、能正确地选择 D 和 d，可使空心轴承受的扭矩 M 达到最大。试建立该问题的最优化数学模型。（提示：空心轴的最大扭转剪切应力计算式为：)(1644maxdDMD）简要回答理论中解决物理冲突的个分离原理空间分离分时间分离分基于条件的分离分整体与部分的分离分请在下图中权请联系网站删除理论解决发明问题的一般方法流程在对结构进行离散化处理时若单元划分得不合理将会大大降低计面过分扭曲分单元的内角大于度各个内角相差太大分单元长宽比太小各个边长相差太大分三计算题总分分本题满分分最新好资料推荐-如有侵权请联系网站删除 精品好资料-如有侵权请联系网站删除 解：取设计变量1x 2xT=D dT（2 分）目标函数为

10、 max f(X)=1424116)(xxx（2 分）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：min f(X)=-1424116)(xxx（2 分）s.t.g1(x)=2x 0（以下每项 1 分，共 4 分）g2(x)=1x 0 g3(x)=2x1x0 h(x)=4)(2221xxC=0 2.(本题满分 8 分)请分析回答下列问题(1)什么单元称为协调元，须满足什么充要条件？(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？21232456(,)(,)u x yaa xa yv x yaa xa y 答：(1)同时满足完备、协调条件的单元称为协调元（1 分）须满足：a.单元刚体位移和常量应变两个必要条件（1.5 分）b.反映相邻单元的位移连续性的充分条件（1.5 分）(2)不能采用（1 分）。因为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足（1 分）。简要回答理论中解决物理冲突的个分离原理空间分离分时间分离分基于条件的分离分整体与部分的分离分请在下图中权请联系网站删除理论解决发明问题的一般方法流程在对结构进行离散化处理时若单元划分得不合理将会大大降低计面过分扭曲分单元的内角大于度各个内角相差太大分单元长宽比太小各个边长相差太大分三计算题总分分本题满分分