现代设计理论Word格式.docx

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第五章约束优化方法

1.约束随机方向搜索法

2.复合形法

3.惩罚函数法

第六章多目标函数优化方法简介

1.主要目标法

2.统一目标法

3.分层序列法

第七章优化设计实例

1.优化设计的一般步骤

2.优化设计实例的建模方法

第八章可靠性设计概述

1.可靠性设计的基本概念

2.可靠性设计的特点和方法

第九章可靠性的数理基础

1.可靠性的特征量

2.可靠性常用的概率分布

第十章系统可靠性设计

1.系统可靠性模型

2.系统可靠性预计

3.系统可靠性分配

第十一章可靠性设计方法

1.机械零件可靠性设计的基本理论

2.降额设计方法

3.简化设计方法

第十二章机电产品造型设计

1.人机工程学

2.产品色彩设计方法

第十三章工程遗传算法

1.遗传算法的基本原理

2.遗传算法的计算步骤

第十四章虚拟设计

1.虚拟现实技术的基本概念

2.虚拟概念设计方法

3.虚拟装配设计方法

第十五章并行设计

1.并行设计的基本概念

2.并行设计的关键技术

第十六章绿色设计

1.绿色设计的主要内容

2.绿色设计的特点

3.绿色产品设计的关键技术与方法

第十七章常用工程软件

1.CAD/CAM软件

2.工程分析软件

第二部分复习题练习

一、单项选择题

1.机械工程中的优化问题多属于（C）问题。

A.线性规划B.无约束

C.约束非线性规划D.无约束线性规划

2.优化过程中，设计变量的取值一般应该约束在（B）。

A.可行域外B.可行域内

C.非可行域D.非可行点上

3.优化设计的自由度是指（A）。

A.设计空间的维数B.可选优化方法数

C.目标函数D.约束条件数

4.下列无约束优化方法中，属于直接法的是（A）。

A.坐标轮换法B.梯度法

C.牛顿法D.变尺度法

5.在单峰区间[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（B）。

A.[a，a1]B.[a1，b]

C.[a1，a2]D.[a，a2]

6.利用黄金分割法选取内分点原则是每次舍去的区间是原区间的（C）倍。

A.0.618B.0.5

C.0.382D.0.75

7.在设计空间内，对于二维问题，目标函数值相等点的连线构成了（A）。

A.等值线B.等值面

C.等值超曲面D.同心椭圆族

8.（D）不是优化设计问题数学模型的基本要素。

A.设计变量B.约束条件

C.目标函数D.最佳步长

9.下列关于内点惩罚函数法的叙述错误的是（B）。

A.惩罚因子是不断递减的正值B.可用来求解含不等式约束和等式约束的最优化问题

C.初始点应选择一个离约束边界较远的点D.初始点必须在可行域内

10.优化设计的数学模型中，设计变量是一组（B）的基本参数。

A.相互依赖B.相互独立

C.互为因果关系D.相互约束

11.在0.618法迭代运算的过程中，迭代区间不断缩小，其区间缩小率在迭代的过程中（B）。

A.逐步变小B.不变

C.逐步变大D.不确定

12.在以下方法中，可以用来处理有约束优化问题的间接法是（A）。

A.惩罚函数法B.复合形法

C.梯度法D.牛顿法

13.多维无约束优化方法有多种，（D）不属于其中的方法。

A.最速下降法B.牛顿法

C.DFP变尺度法D.黄金分割法

14.为了确定函数的单峰区间，可按照一定规律给出若干试算点，比较其函数值大小，直到找到相邻三点的函数值按（A）变化的区间为止。

A.高-低-高B.高-低-低

C.低-高-低D.低-低-高

15.内点法与外点法都可以处理约束优化问题，对于等式约束（A）。

A.内点法不能处理，外点法能处理B.内点法和外点法都能处理

C.内点法和外点法都不能处理D.内点法能处理，外点法不能处理

16.为了克服复合形法容易产生退化的特点，对于n维问题来说，复合形顶点数k应（D）。

A.k<

nB.k>

2n

C.k>

4nD.n+1≤k≤2n

17.为了确定单峰区间，进行前进试算时，为了（B）可将步长增加一定的倍数。

A.提高精度B.加速计算

C.执行标准D.重复计算

18.在设计空间内，对于三维以上问题，目标函数值相等点的连线，构成了（D）。

A.等值域B.等值线

C.等值面D.等值超曲面

19.优化问题数学模型的基本组成要素是（A）。

A.设计变量，目标函数，约束条件B.设计变量，目标函数

C.设计空间，目标函数，约束条件D.设计变量，约束条件

20.当设计变量数目（D）时，该设计问题称为大型优化问题。

A.n＜10B.n＝10～50

C.n＜50D.n＞50

21.某产品的可靠度为0.9，则该零件累积失效概率为（B）。

A.0.5B.0.1

C.0.9D.不能确定

22.在电子产品的失效率曲线上，由于设计、制造、储存、运输等过程形成的缺陷造成的失效属于（A）。

A.早期失效期B.偶然失效期

C.耗损失效期D.不能确定

23.在电子产品的失效率曲线上，失效率处于一个较低水品，且基本稳定，则属于（B）。

24.电器元件或系统的失效密度函数一般服从（B）。

A.正态分布B.指数分布

C.威布尔分布D.对数正态分布

25.标准正态分布的特征是（A）。

A.均值为0，标准差为1B.均值为0，标准差为0

C.均值为1，标准差为1D.均值为1，标准差为0

26.由2个相同元件组成的串联系统，要求系统的可靠度在0.81以上，则每个元件的可靠度至少应为（D）。

A.0.6B.0.7

C.0.8D.0.9

27.某产品的寿命服从指数分布，若失效率为0.002，则该产品的平均寿命为（C）。

A.200B.1000

C.500D.2000

28.若产品额平均寿命等于失效率的倒数则说明产品寿命服从（C）。

A.正态分布B.泊松分布

C.指数分布D.二项分布

29.若组成系统的所有单元中任一个单元失效，会导致整个系统失效，则该系统为（A）。

A.串联系统B.并联系统

C.待机系统D.表决系统

30.串联系统的可靠度随单元数的增加而（B）。

A.增加B.降低

C.不变D.不能确定

31.系统由三个单元串联组成，单元的可靠度分别为0.5,0.6,0.9，则系统的可靠度为（B）。

A.0.1B.0.27

C.0.45D.0.9

32.并联系统的可靠度随单元数的增加而（A）。

33.可靠性分配时，按各子系统可靠度相等进行分配的方法是（A）。

A.等同分配法B.分配因子法

C.AGREE分配法D.数学规划优化分配法

34.系统可靠性分配时，考虑了系统各单元的复杂性、重要度及工作时间等因素的分配方法是（C）。

35.工业造型设计的原则中居从属原则的是（B）。

A.实用原则B.美观原则

C.经济原则D.不确定

36.观察长度相等的两线段，竖线显得比横线长一些属于（A）。

A.对比错觉B.透视错觉

C.变形错觉D.分割错觉

37.人机工程学研究的对象是（A）。

A.人与机器、环境的关系B.人与机器、社会的关系

C.人与机器、管理的关系D.人与人、社会的关系

38.国家标准GBl0000-88提供的我国成年人人体尺寸的基础数据，主要包括（C）类别47项。

A.5个B.6个

C.7个D.8个

39.视距是指人眼观察显示器、控制器的距离，其范围一般是（D）。

A.200～350mmB.250～450mm

C.300～550mmD.380～760mm

40.通常来说，最佳视距为（C）。

A.350mmB.400mm

C.560mmD.600mm

41.在偏离视觉中心相同距离的情况下，感知最快的是（A）。

A.左上方B.右上方

C.左下方D.右下方

42.人眼最易辨别的颜色是（B）。

A.绿色B.红色

C.黄色D.白色

43.在背景图形、线条的干扰下，对图形产生歪曲的感觉属于（C）。

44.下面不属于概念形态的是（D）。

A.直线B.曲线

C.三角形D.树木

45.下图为常用的一字型控制台面板布局示意图，通常1区为（C）。

A.一般的控制器安置区B.一般显示器的安置区

C.常用与重要的显示器安置区D.不常用的控制器安置区

46.在遗传算法中，某个体的适应度函数值越大，则该个体的性能（A）。

A.越好B.越坏

C.不变D.无法确定

47.在遗传算法中，适应度函数是一个（C）函数。

A.正B.负

C.非负D.没有限制

48.在遗传操作中，交叉概率（B），种群中新结构的引入就越快。

A.不变B.越大

C.越小D.适中

49.虚拟设计按照配置的档次可分为两类，描述不正确的是（C）。

A.一种是基于PC机的廉价设计系统B.一种是基于工作站的开发设计系统

C.工作站的开发设计系统的价格低廉D.PC机系统很难完成大型复杂产品的虚拟设计

50.在并行设计的关键技术中，DFM表示（C）。

A.面向装配的设计B.面向环境的设计

C.面向制造的设计D.面向拆卸的设计

51.在并行设计的关键技术中，DFA表示（A）。

A.面向装配的设计B.面向环境的设计

52.在虚拟现实的硬件系统中，提供力和压力反馈的是（B）。

A.跟踪系统B.触觉系统

C.音频系统D.图像生成和现实系统

53.并行设计时，IPT是指（A）。

A.多功能集成产品开发团队B.产品数据管理系统

C.计算机辅助制造D.计算机辅助设计

54.在绿色设计中，GP表示的是（A）。

A.绿色产品B.绿色设计

C.绿色协同工作组D.绿色设计小组

55.可以用于数值计算的工程软件是（D）。

A.UGB.Pro/E

C.SolidworksD.Matlab

56.机械系统动力学自动分析软件的英文缩写是（A）。

A.ADAMSB.ADMA

C.ADAMD.ADMS

57.关于AutoCAD描述不正确的是（C）。

A.具有完善的图形绘制功能B.世界上应用最广的CAD软件

C.不能绘制三维模型D.能够进行二次开发

58.美国PTC公司开发的CAD/CAM软件是（B）。

C.SolidworksD.ADAMS

59.采用绿色设计方法时，优先考虑的的是（D）。

A.产品的实用性B.产品的成本

C.产品的美观D.产品的环境属性

60.绿色设计的内涵不包括（D）。

A.优良的环境友好性B.最大限度地利用材料资源

C.最大限度地节约能源D.最大的功能

二、多项选择题

1.以下属于无约束优化方法的有（ABD）。

A.变尺度法B.梯度法

C.复合形法D.牛顿法E.内点法

2.（ABCDE）为现代设计方法。

A.优化设计B.工程遗传算法

C.产品造型设计D.虚拟设计E.并行设计

3.设计体积为500cm3的圆柱形包装盒，按用料最省的原则确定其高度和直径，其设计变量为（BE）。

A.重量B.直径

C.面积D.体积E.高度

4.迭代过程是否结束通常的判断方法有（BC）。

A.目标函数值充分小B.相邻两迭代点间的距离充分小

C.相邻两迭代点目标函数值之差充分小D.目标函数值等于零

E.每个设计变量都为零

5.设原区间为[a,b],则黄金分割法内分点的取点规则为（BD）。

A.a1=a+0.382（a-b）B.a1=a+0.382（b-a）

C.a2=a+0.618（a-b）D.a2=a+0.618（b-a）E.a1=b+0.382（b-a）

6.属于直接约束优化方法的有（ABD）。

A.约束坐标轮换法B.约束随机方向法

C.外点法D.复合形法E.内点法

7.传统的机械设计与机械可靠性设计的不同点包括（ABCD）。

A.设计变量的属性不同B.设计变量运算方法不同

C.设计准则含义不同D.提高产品安全程度的措施不同

E.设计的研究内容不同

8.可靠性定义中的四个要点是指（BCDE）。

A.概率B.产品

C.规定的条件D.规定的时间E.规定的功能

9.正态分布中的标准差（AD）。

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

10.提高并联系统可靠度的途径有（ACE）。

A.增加单元的可靠度B.减小单元的可靠度

C.增加单元的数量D.减小单元的数量

E.延长单元的平均寿命

11.按照强度-应力干涉理论，提高零件可靠度的措施为（ACD）。

A.减小零件应力的标准差B.增大材料强度的标准差

C.减少材料强度的标准差D.降低零件应力的均值

E.提高材料强度的均值和标准差

12.工业设计包括三方面的内容，分别是（ABC）。

A.产品设计B.视觉传达设计

C.环境设计D.虚拟设计E.并行设计

13.工业造型设计的三个基本原则包括（ABC）。

A.实用B.经济

C.美观D.可靠E.舒适

14.下面属于现实形态有（ABE）。

A.日月B.树木

C.矩形D.正方体E.汽车

15.虚拟现实的特征包括（ABCD）。

A.交互性B.沉浸感

C.想象空间D.实时性E.计算机化

三、填空题

1.可靠性作为一门涉及面很广的工程学科，主要包括：

可靠性数学、可靠性物理和（）。

答：

可靠性工程

2.传统的机械设计与机械可靠性设计，都是以零件或机械系统的（）作为其主要研究内容。

安全与失效

3.已知系统的可靠度为0.8,则系统的累积失效概率为（）。

0.2

4.浴盆曲线分为三个阶段，分别是早期失效期、偶然失效期和（）。

耗损失效期

5.（）是指一批类型、规格相同的产品从投入工作到发生失效（或故障）的平均时间，它是一个标志产品平均能工作多长时间的特征量。

平均寿命

6.（）是指可以维修的系统、机器或零部件等在规定的条件下和规定的时间内完成维修的概率。

维修度

7.可靠性研究时，随机变量可分为离散型变量和（）。

连续型变量

8.系统可靠性预计常用方法有系统逻辑图法和（）。

布尔真值表法

9.威布尔分布的三个参数分别是（）、位置参数、尺度参数。

形状参数

10.为了计算系统的可靠度，不管是可靠性预计还是可靠性分配，首先都需要建立系统的（）。

可靠性模型

11.失效概率密度和失效率都表示产品在（）时间内失效的概率。

单位

12.工业造型设计的原则中，（）原则居于主导地位。

实用

13.视觉与客观存在不一致的现象，称为（）。

视错觉

14.产品设计中人体尺寸修正量包括功能修正量和（）两种。

心理修正量

15.为了保证实现产品功能，必须考虑着装、可能的姿势、动态操作等需要的修正量，称为（）。

功能修正量

16.为了消除空间压抑感、高度恐惧感和过于接近时的窘迫感、不舒适感，或为了美观、新奇等心理需求而加的尺寸修正量，称为（）。

17.工程遗传算法是基于（）和遗传机制，在计算机上模拟生物进化机制的搜索寻优算法。

自然选择

18.遗传操作是遗传算法的核心，包括3个主要的操作算子：

（）、交叉和变异。

选择

19.虚拟设计按照配置的档次可分为两大类：

一种是基于PC机的廉价设计系统；

另一种是基于（）的高档产品开发设计系统。

工作站

20.并行设计从设计一开始，就考虑到产品整个（）中从概念形成到报废处理的所有因素。

生命周期

21.虚拟现实一般有三个要素组成：

软件，（），用户界面。

硬件

22.设计发展的过程主要经历了直觉设计阶段、经验设计阶段、半理论半经验设计阶段和（）阶段。

现代设计

23.在单峰区间[a,b]内，任取两个试算点a1、a2，若两点的函数值F（a1）<

F（a2），则缩小后的区间为（）。

[a,a2]

24.最速下降法以（）方向作为搜索方向，因此最速下降法又称为梯度法。

负梯度

25.各种多维优化方法之间的主要差异是在于（）。

搜索方向

26.优化设计问题的基本解法有解析法和（）。

数值法

27.惩罚函数法根据能够处理的约束形式和惩罚函数构造的不同，可分为内点法、（）和混合法。

外点法

28.在优化设计中，约束条件通常有等式约束条件和（）约束条件。

不等式

29.一般优化问题的数学模型包括目标函数、设计变量和（）。

约束条件

30.优化问题根据目标函数和约束条件函数性质的不同分为线性规划问题和（）问题。

非线性规划

四、名词解释

1.可靠性

产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定的功能的能力。

2.平均寿命

是指一批类型、规格相同的产品从投入工作到发生失效（或故障）的平均时间。

3.可靠性预计

按己知各零部件的可靠性数据，计算和预测系统的可靠性指标。

4.可靠性分配

按给定的系统可靠度，对各组成零部件的可靠度进行合理分配。

5.简化设计

在保证性能要求的前提下，尽可能使产品设计简单化。

6.余度

是指系统或设备具有—套以上能完成给定功能的单元。

7.人机工程学

是以人的生理、心理特性为