自考现代设计方法简答题.docx

1、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.

2、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

3、.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

4、,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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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,

10、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

11、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

12、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

13、.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

14、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

15、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

16、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

17、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

18、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。