自考现代设计方法简答题.docx
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自考现代设计方法简答题
1.什么是CAD?
什么是CAD
系统?
（1CAD是指人们
在计算机软件、硬件的辅助
下对产品或工程进行设计、
绘图、分析计算、修改和编
写技术文件以及显示、输出
的一种设计方法。
（2系统
是一般把应用于CAD作业
的计算机（中小型或微型计
算机软件（计算机的操作
系统、图形支撑软件和专用
应用软件等及外围设备等
总称为CAD系统。
2.与传统的设计方法相比,
CAD技术的主要点有那
些?
（1制图速度快（2
图样格式统一,质量高,促
进设计工作规范化、系列化
和标注化。
（3提高分析计
算速度、能解决复杂的设计
计算问题（4易于技术资
料的保存和查找,修改设计
快,缩短了产品的设计周
期。
（5设计是可预估产品
的性能,3.CAD的工作过
程?
（1定义产品的几何
模型,进行零件的形状设
计,一般用实体造型的方法
建立图形的立体图形。
（2
转换为具体的数据（3根
据后续工作抽取模型中的
数据进行处理（3进行工
程分析及计算（4进行详
细设计（5编制全部设计
文档、输出工程图。
4.CAD
系统大致分为几种类型?
特点如何?
（1集中式主
机系统,优点有一个集中的
数据库统一管理所有的数
据,缺点①由于所有软件都
存在主机里,一旦主机失
误,将影响用户的工作②当
计算量过大时,系统响应变
慢,甚至出现个别终端等待
现象（2分布式工程工作
站系统。
这种系统的图形功
能强,速度快,内存,外存
容量大。
（3微型计算机系
统计算能力和图形处理不
如工程工作站,但是价格低
使用方便。
5.CAD系统中的
软件可以分为那几类?
作
用?
（1系统软件,包括
操作系统、计算机语言、网
络通信及管理软件和数据
库管理软件。
它是直接配合
硬件工作,并对其它软件起
支撑作用的软件,主要是操作系统和各种计算机语言
（2支撑软件,它是支撑
用户进行CAD工作的通用性
软件（3专用应用软件,
它是专门为适应用户特定
使用条件需要而开发的软
件。
6.支撑软件主要有那
些?
作用?
（1基本图形
资源软件,这是一种根据各
种图形标准或规范实现的
软件包,大多是供应用程序
调用的图形子程序或函数
库。
（2二维、三维绘图软
件,这类软件主要解决零件
图的详细设计问题,输出符
合工程要求零件图或装配
图（3几何造型软件这类
软件主要解决零部件的结
构设计问题,储存它们的三
维几何数据及相关信息（4
工程分析和计算软件它解
决各种数学计算问题（5
文档制作软件,这类软件可
以快速生成设计结果的各
种报告、表格、额、文件、
说明书等还应该支持汉字
处理。
7.什么是软件工程?
软件工程开发软件大概要
经过那些阶段?
软件工程
是采用工程化的方法进行
软件开发,阶段;需求分析
和可行性研究阶段,系统功
能和系统结构设计阶段,程
序设计和编写阶段,软件测
试阶段,使用和维护阶段。
8.坐标系、采用规格化设
备坐标系有什么好处?
（1
用户坐标系;又称世界坐标
系,是最常用的坐标系,符
合右手定则的直角坐标系,
用来定义用户在二维平面、
三维世界中的物体。
（2设备
坐标系;图形输出设备自身
都有的一个坐标系,又称物
理坐标系（3规格化设备坐
标系;为了便于图形处理,
引入了与设备无关的规格
化的设备坐标系,采用一种
无量纲的单位代替设备坐
标系,当图形输出时再转化
为具体的设备坐标系。
好处
是用户的图形数据经转换
成规格化的设备坐标系中
的值,使应用程序与图形设
备隔离开,增强了应用程序
的可移植性。
9.CAD系统常
用的几何建模方法有几
种?
特点?
有三种（1线
框几何模型;是利用物体的
棱边和顶点来表示其几何
形状的一种模型,机构简
单、易于处理,其输出入可
通过键盘输入线段两端点
的坐标值来实现,线框模型
完全适合于从任何方向输
出的三视图和透视图。
但难
以用来输出物体的剖面图、
消隐处理以及画出两个面
的交线后轮廓线。
（2表面几
何模型;是在线框的基础上
发展起来的。
由于表面模型
描述了形体的各个面,故可
以与图形有关的大多数问
题（3实体几何模型;它
储存完整的三维几何信息,
可以区分物体的外部和内
部,可以提取各部分几何位
置和相互关系信息自动计
算生成剖面图,自动进行物
性计算,支持三维有限元网
格自动剖分等。
10.窗口和
剪裁的定义及作用?
（1窗
口;是在用户坐标系中定义
的确定显示的内容的一
个矩形区域,只有在这个区
域内的图形才能在设备坐
标系下输出,而窗口之外的
部分则被裁剪。
剪裁;把选
择可见信息的方法称为剪
裁。
（2作用;利用窗口和剪
裁把窗口内的图形信息输
出,而窗口外的部分则不输
出,这样就可以把指定的局
部图形从整体中分离出来。
11.在消隐处理中,检验规
则有那些,原理?
（1面可
见性测试,又称为法线方向
测试,对于凸多面体来讲,
可以利用平面的法矢来判
断平面的可见性。
（2最大最
小测试,这种测试又叫重叠
测试或边界盒测试,用来检
查两个多边形是否重叠,这
种测试提供了一个快速方
法来判断两个多边形不重
叠。
（3包含性测试,对于不
满足最大最小测试的两个
多边形,除了由于相交而产
生遮挡外,还可能由于一个
多边形包容另一个多边形
而产生遮挡现象。
（4深度测
试,是用来测定一个物体遮
挡其它物体的基本方法,常
用的也是最简单的深度测
试方法为优先级测试。
12.
三维造型中B-rep方法,CSG
方法的基本思想?
（1译为边界表示法,思想是集合实体都是由若干边界外表面包容的,可以通过定义和全面存储这些边界外表面信息的方法建立集合实体模型。
（2译为体素构造法,思想是各种各样形状几何形体都可以由若干基本单元实体,经过有限次形状集合
运算构建得到。
13.剪裁算法中Cohen-Sutherland算法原理?
答;该算法也叫编码剪裁法,算法分为两步（1先确定一条线段是否整个位于窗口内,若不是,则确定给线段是否整个位于窗口外,若是则舍弃（2如果第一步的判断均不成立,那么就通过窗口边界所在的直线将线段分成两部分,再对每一部分进行第一步的
测试。
14.什么是数据库?
主要特征是什么?
是为满足某一组织中多个用户的多中需要,在计算机系统上按照一定的数据模型组织、存储和使用的相互关联的数据集合,由一系列各种组织形式的数据文件组成,特征为（1实现了数据共享,减少了数据冗余（2数据储存结构化（3增强了数据的独立性（4加强了对数据的
保护15数据模型有几种?
特点?
（1层次型指记录间是树型的组织结构,体现了记录间的一对多的关系（2网络型指事物之间为网络的组织结构,体现了事物间的多对多的关系（3关系型指以集合论中的关系的概念为理论基础,指把信息集合定义为一张二维表的组织结构,每一张二维表称为一个关系,每一行称为一个记录,每一列为数据项。
16.梯度法和共轭梯度法的基本原理和特点?
梯度法又称最速下降法,基本原理是在迭代点附近采用使目标函数值下降最快的负梯度方向作为搜索方向,求目标函数的极小值,特点;迭代计算简单,只需求一阶偏导数,所占的存储单元少,对初始点的要求不高,在接近极小点位置时收敛速度很慢,共轭的特点为
在梯度法靠近极值点收敛
速度放慢时,它可以构造共
轭方向使其收敛速度加快,
迭代计算比较简单,效果
好,在每一步迭代过程中都
要构造共轭的、方向,比较
繁琐。
17.迭代终止准则有
那三种?
1当设计变量在
相邻两点之间的移动距离
充分小时,可用相邻两点的
矢量差的模作为终止的判
据,2当相邻两点目标函
数值之差达到充分小时,可
用两次迭代的目标函数之
差作为终止判据。
3当迭
代点逼近极值点时,目标函
数在该点的梯度已达到充
分小时,可用梯度的模作为
终止判据。
18.无约束设计
法,1powell法,它是在
下降迭代过运算中只需计
算和比较目标函数值的大
小,不需计算偏导数的方
法,是较好的一种直接搜索
算法。
2梯度法,又称最
速下降法,它是采用使目标
函数值下降最快的负梯度
方向作为搜索方向来求目
标函数的极小值。
3共轭
梯度法,又称FR法,是利
用目标函数的梯度确定共
轭方向,使得计算简便而效
果好,只需利用相邻两点的
梯度就可以构造一个共轭
方向,这种方式产生共轭方
向并进行迭代的算法称为
共轭梯度法。
4变尺度法,
又称DFP法,为了得到既有
快速收敛的性质,又能避免
计算二阶导数矩阵及逆矩
阵,减少计算工作量。
迭代
公式X=X+aS,19.有约束设
计法?
1复合形法,在可
行域中选取k个设计点作为
初始复合形的顶点,然后比
较复合形个各项目标函数
值的大小,其中目标函数值
最大的点为坏点,以坏点之
外其余各点的中心为映射
中心,寻坏点的映射点,以
映射点替换坏点,并与原复
合型除坏点之外其余各点
构成就k顶点的新的复合
型,这样反复迭代直到达到
精度找到最优点,2简约
梯度法,用来解决线性约束
非线性规划问题。
3罚函
数法,是把一个有约束的问
题转化为一系列无约束的
问题求解,逐渐逼近最优
值。
20.有限元分析为什么
要采用半带宽储存?
（单元
尺寸越小,单元数越多,分
析计算精度越高单元数越
多,总体刚度矩阵的阶数越
高,所需计算机的内存越
大,（2总体刚度具有对称
性、稀疏性、奇异性以及非
零元素带型分布的规律。
（3
只储存主对角线元素以及
上三角中带宽的斜带形区
内的元素,可以大大减少所
需内存量。
21.可靠性工程
包括的三个方面?
（1可靠
性设计,包括设计方面的分
析,对比评价,必要时也包
括可靠性实验,生产制造中
的质量控制设计及使用维
修规程的设计。
（2可靠性分
析,主要是失效分析,也包
括故障分析（3可靠性数学,
这是数理统计方法在开展
可靠性工作中发展起来的
数学分支。
22机械CAD支
撑软件三类?
包括什么软
件?
（1解决几何图形设计
问题,（2解决工程分析与计
算问题（3解决文档写作与
生成问题,包括基本图形资
源软件,二维三维绘图软
件,几何造型软件,工程分
析及计算机软件,文档制作
软件。
23.有限元法求解的
步骤?
（1对整个结构进行
简化,将其分割成若干个单
元,单元间彼此通过节点相
连（2求出各单元的刚度矩
阵（3集成总体刚度矩阵和
写出总体平衡方程（4引入
支承条件,求出每个节点的
位移（5求出各单元内的应
力和应变。
24.常用的可靠
度分配方法有那三种?
原
则是什么?
（1等同分配法,
它是按照系统中各单元的
可靠度相等的分配原则进
行分配（2加权分配法,把
各子系统在整体系统中的
重要度以及各子系统的复
杂度作为权重来分配可靠
度（3最优分配法,全面考
虑各种因素的影响,来用优
化方法分配可靠度。
25简
述故障树分析的步骤?
故
障树也叫也叫失效树分析,是分析的有力工具,（1在充分熟悉系统的基础上,建立故障树（2进行定性分析,识别系统的薄弱环节（3进行定量分析,对系统的可靠
性作出评价,26与传统设计方法相比,可靠性设计有哪些特点?
（1传统的设计是将安全系数作为衡量安全与否的指标,但安全系数的大小并没有同可靠度直接挂钩,这就有很大的盲目性（2把设计变量视为确定性的单值变量并通过确定性的函数进行计算,而可靠性设计是把设计变量视为随机变量进行运算（3可靠性设计中由于应力和强度都是随机变量,所以判断零件是否可靠安全,就以强度大于应力的概率大小来表示（4传统的设计是以零件的安全或失效作为研究内容,可靠性设计是传统设计
的延伸与发展。
27.选择优化方法需考虑的因素有哪些?
（1数学模型的类型,如有约束或无约束,是连续的还是离散的,线性还是非线性的等（2数学模型的规模,即约束条件的多少（3模型中的函数的性质,如一阶,二阶等（4优化算法是否有现成的计算机程序,（5了解算法的基本结构,解题的可靠性,计算稳定性等（6程序的界面性,即使用的简易及输入输出解释的清楚
程度等28.总体刚度矩阵的特性?
（1对称性,这样就在计算机中只需要储存它的上三角部分（2奇异性其物理意义仍在无约束的情况下,整个结构可做刚体运动（3稀疏性,整体刚度矩阵中有许多零子矩阵,且非零子矩阵中还有大量的零元素,这种矩阵称为稀疏矩阵,大型结构的总体刚度
都是稀疏矩阵。
29.可靠性和可靠度区别与联系?
可靠性是指产品在规定的时间内,在规定的条件下完成规定功能的能力,可靠度是指在……功能的概率,显然,可靠度是对产品可靠性
的概率的度量。
30为什么在三角形单元中采用线性
位移模式?
（1三角形单元
有六个自由度,所选的位移
模式中也有六个称为位移
参数的特点系数,这样只需
用三个节点的六个位移分
量就可以完全确定它们（2
位移模式应当与局部坐标
系的方位无关,这样,多项
式中有x的项,则必须有对
称的y项（3采用线性函数
作为位移模式,求解过程将
大大简化。
31进行有限元
分析时,什么情况下选择一
维二维三维单元?
（1当几
何形状,材料性质及其参数
能用一个坐标描述时选用
一维（2当几何形状,材料
性质及其参数要用两个相
互独立的坐标描述时选二
维单元,常用的二维单元是
三角形单元（3当几何形状
及其材料性质用三个相互
独立的坐标系描述时选三
维,最基本三维单元是四面
体或六面体。
32在有限元
法中,单元矩阵为什么要进
行坐标转换?
在推导单元
刚度矩阵时,采用的是局部
坐标系,但在研究矩阵时由
于各杆的取向不同,存在着
若干个坐标系,给整体分析
带来了不便,所以要采用统
一的一个坐标系,称为整体
坐标系,因此必须进行坐标
转换,将在局部坐标系得到
的单元刚度矩阵转换成整
体坐标系中的单元刚度矩
阵。
33.CAD在机械工业中
的应用有那几方面?
（1二
维绘图（2图形及符号库（3
参数化绘图（4三维造型（5
工程分析（6设计文档和报
表生成34.特征造型是如
何定义的?
特征是能反映
零件特点的,可按一定原则
分类的,具有相对独立意义
的典型结构形状,基于特征
的造型称为特征造型,基于
特征造型是把特征作为产
品零件定义的基本单元,将
产品定义为特征的集合,包
括形状特征,精度特征,材
料特征和其他工艺特征,从
而为工艺设计和制造过程
的各个环节提供充分的信
息。
35.什么是3&法则?
在进行可靠性计算时,引入
手册上的数据可以认为他
们服从正态分布,手册上所
给数据范围覆盖了该随机
变量的±3,即六倍的标准
差,称这一原则为3法则。
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