2023年自考類機電一體化自考現代設計方法歷年高頻考題帶答案難題附詳解（圖片大小可自由調整）第1卷一.歷年考點試題參考題庫(共50題)1.下列不屬于有限單元收斂于正確解答的充分條件之一的是______A.位移模式只須在單元內連續B.位移模式必須在單元內連續，且相鄰單元問的位移必須協調C.位移模式必須包含單元的剛體位移D.位移模式必須包含單元的常應變狀態2.若產品的平均壽命等于失效率的倒數，則產品的壽命服從______A.正態分布B.泊松分布C.指數分布D.二項分布3.一維簡單拉壓桿單元的剛度矩陣與材料的彈性模量E，泊松比μ的關系為______A.與E有關，與μ有關B.與E有關，與μ無關C.與E無關，與μ有關D.與E無關，與μ無關4.有限元法是在差分法和______的基礎上發展起來的一種數值方法。5.下列工程中的實際問題不屬于穩態問題的是______A.機械設計中的應力集中問題B.飛機的機翼、機身等結構的靜力分析問題C.齒輪的應力分析D.齒輪、機床的固有頻率和穩定性的計算6.以下要素不是優化設計的數學模型的基本組成要素的是______A.設計變量B.目標函數C.約束條件D.設計空間7.簡述開發性設計、適應性設計、變參數設計各自的特點。8.一個多元函數F(X)在點X*附近偏導數連續，則該點為極小值點的充分條件是______。9.函數F(x)為單值、連續可微的一元函數，其在x*處有極小值的充分必要條件為______A.F'(x*)＞0，F"(x*)=0B.F'(x*)=0，F"(x*)＞0C.F'(x*)＜0，F"(x*)=0D.F'(x*)=0，F"(x*)＜010.網絡通信及管理軟件屬于______A.系統軟件B.支撐軟件C.專用軟件D.分析軟件11.正態分布中參數標準差的意義包括______A.表征分布的集中趨勢B.表征分布的離散程度C.決定正態分布曲線的形狀D.決定正態分布曲線的位置E.影響正態分布曲線的對稱性12.線圖的程序化處理方法有哪些?13.一個典型的CAD系統的基本硬件組成包括主機、輸入設備、輸出設備和______設備及計算機網絡等幾部分組成。14.在四節點矩形單元中，每個單元的位移分量為______A.3個B.4個C.8個D.12個15.四節點矩形單元的計算精度比三角形單元的計算精度______A.高B.低C.相同D.不定16.△ABC各點坐標為A(0，0)，B(2，0)，C(0，2)，試求△ABC繞點(1，1)旋轉30°后各點坐標。(計算過程和結果保留3位小數)17.采用加權分配法分配可靠度，以下因素一般不作為分配考慮的因素的是______A.子系統的成本B.子系統組成元素的數目C.子系統的重要度D.子系統的可靠度18.簡述有限元法的特點。19.當目標函數為凸函數時，K-T條件是約束優化問題取得極值的______A.必要條件B.充分條件C.一般條件D.充分必要條件20.關于-45°線的對稱變換矩陣為______

A．

B．

C．

D．21.函數的方向導數是描述函數在某點沿______的變化率。22.標準化、系列化、______被稱為“三化”原則。23.多元函數F(X)在X*處存在極小值的充分必要條件是梯度▽F(X*)=0且在X*處的海塞矩陣______A.等于零B.小于零C.正定D.負定24.下列不能用于判斷迭代過程是否結束的條件有______A.相鄰兩點目標函數值之差充分小B.目標函數的導數等于零C.目標函數的梯度充分小D.目標函數值等于零E.設計變量在相鄰兩點之間的移動距離充分小25.簡述復合形法的基本思想。26.標準正態分布的特征是______A.μ=0，σ=1B.μ=1，σ=1C.μ=1，σ=0D.μ=0，σ=027.用梯度法求解目標函數F(X)=-4x2-4，X(0)=(1

1)T，ε=0.1。28.目前廣泛使用的激智技術主要有______A.智暴法B.提問法C.觀察法D.系統分析法E.形態分析法29.四節點矩形單元，單元剛度矩陣的階數為______A.2×2B.4×4C.6×6D.8×830.簡述海賽矩陣判斷一個函數為凸函數的條件。31.在處理設計問題時可將思維過程分為分析、______、評價和決策四個部分。32.產品設計的原則包括______A.以市場需求為導向原則B.創新性原則C.標準化、系列化、通用化原則D.最優原則E.人機工程原則33.簡述K-T條件的幾何意義。34.可靠度指產品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的______A.數量B.質量C.概率D.速度35.功能分解的結果用______的形式表達比較簡單，易于掌握。36.下列工程中的實際問題屬于穩態問題的有______A.機械設計中的應力集中問題B.飛機的機翼、機身等結構的靜力分析問題C.牙齒的應力分析D.齒輪、機床的固有頻率和穩定性的計算E.飛機對隨機載荷的響應37.在總的工作原理保持不變的情況下，對已有產品進行局部變更，以提高產品的性能和質量，這類設計是______A.開發性設計B.適應性設計C.變參數設計D.參數化設計38.產品在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的______稱作產品的可靠度。39.罰函數法是解決有約束問題的常用方法，以下特點是外點罰函數法具備而內點罰函數法不具備的是______A.適合處理等式約束問題B.適合處理不等式約束問題C.搜索過程在可行域內進行D.需要先求出初始點40.CAD系統的硬件組成很難有一個統一的標準，一個典型的CAD系統的基本硬件一般由主機、輸入設備、輸出設備和______設備及計算機網絡等幾部分組成。41.簡述可靠度分配的等同分配法和加權分配方法的原理和特點。42.在引入支承條件前，從總體平衡方程中不能求得節點位移的唯一確定值，這是因為單元剛度矩陣具有______A.對稱性B.奇異性C.分塊性D.稀疏性43.平面剛架結構中，某單元局部編碼i，j對應的總碼為2、7，每個結點有三個自由度，則單元剛度矩陣中的元素R53位于總體剛度矩陣的______A.第2列B.第3列C.第6列D.第7列44.某機電系統由三個串聯子系統組成，各子系統壽命服從指數分布，且各子系統的平均壽命分別為500h、400h、800h，試求整個系統的平均壽命為多少?45.一受拉圓桿，已知其所受載荷為F=N(μF，σF)=(60000，2000)；其所用材料的抗拉強度為Rm=N(μF，σF)=(1076，42.2)。要求可靠度為R=0.999，試設計其尺寸。(力的單位為N，強度的單位為MPa)

注：0.925表示小數點后有兩個9，即0.995，其余類推。46.由甲、乙組成的工作冗余系統，要使系統不能正常工作，須有______A.甲、乙均不能正常工作B.甲不能正常工作C.乙不能正常工作D.甲或乙有一個不能正常工作47.CAD系統按其運行方式分類可分為______A.可編程系統B.交互式系統C.自動化系統D.檢索型系統E.智能型系統48.關于設計方法學，下列說法中不正確的是______A.設計方法學是一門獨立的學科，是現代設計方法的重要組成部分B.設計方法學是研究產品設計規律、設計程序及設計思維和工作方法的一門綜合性學科C.設計方法學對開發新產品、改造舊產品和提高產品的市場競爭能力有積極的作用D.進行設計方法學研究時，不需要建立研究設計信息庫49.列舉常用的激智技術。50.CAD一詞已經成為世界通用的名詞，它是指______A.計算機輔助工程B.計算機輔助制造C.計算機輔助設計D.計算機輔助工藝規程設計第1卷參考答案一.歷年考點試題參考題庫1.參考答案：A2.參考答案：C[考點]本題主要考查的知識點為指數分布的性質。

[解析]如果產品的壽命服從指數分布，則平均壽命等于失效率的倒數。3.參考答案：B4.參考答案：變分法5.參考答案：D[考點]本題主要考查的知識點為有限元法的應用。[解析]A、B、C三項都屬于穩態平衡問題，D屬于特征值問題。6.參考答案：D[考點]本題主要考查的知識點為優化設計的數學模型的基本要素。[解析]優化設計的數學模型通常包括設計變量、目標函數和約束條件三個要素。7.參考答案：(1)開發性設計是從對產品的要求出發，在不知道解答原理的情況下，設計出滿足所提要求的產品。

(2)適應性設計是在總的工作原理保持不變的情況下，對已有產品進行局部變更，以提高產品的性能和質量。

(3)變參數設計是工作原理和總的結構形式都不變，僅改變產品部分結構、尺寸及布局的設計。8.參考答案：H(X*)正定9.參考答案：B[解析]連續、可微的一元函數f(x)，在x*點存在極小值的充分必要條件是：必要條件為f'(x*)=0；充分條件為f"(x*)＞0。10.參考答案：A[考點]本題主要考查的知識點為CAD系統中的系統軟件。[解析]在CAD系統中，從開發角度看，根據執行任務和處理對象的不同，可將CAD軟件分為系統軟件、支撐軟件和應用軟件三個層次。系統軟件是指在計算機運行狀態下，保證用戶正確而方便地工作的那部分軟件，直接配合硬件工作，并對其他軟件起支撐作用。現在CAD系統都是聯網系統，用戶能共享網內全部硬件、軟件資源，可以使工作小組協同進行某個產品的輔助設計。因此網絡通信及管理軟件屬于系統軟件。11.參考答案：BC[考點]本題主要考查的知識點為正態分布中標準差的意義。

[解析]正態分布中的兩個參數，一個是均值，另一個是標準差。其中標準差的大小決定著正態分布的形狀，表征分布的離散程度。12.參考答案：(1)找到線圖原來的公式，將公式編入程序。

(2)將線圖離散為數表，按數表的計算機處理方法進行處理。

(3)用曲線擬合的方法求出線圖的經驗公式，再將公式編入程序。13.參考答案：存儲14.參考答案：C[考點]本題主要考查的知識點為四節點矩形單元的位移分量。

[解析]在四節點矩形單元中，每個單元有四個節點，每個節點有兩個位移分量，故共有8個位移分量。15.參考答案：A[考點]本題主要考查的知識點為四節點矩形單元與三角形單元計算精度的對比。[解析]由于四節點矩形單元的位移模式為雙線性函數，單元內的應力分量是線性變化的，因此，它比三角形常應變單元能較好地反映結構內實際的應力和位移變化情況，其計算精度通常比三角形單元要高。16.參考答案：繞(1，1)點旋轉30°的變換矩陣為

△ABC繞(1，1)點旋轉30°后各點坐標為

17.參考答案：A[解析]加權分配法是把各子系統在整個系統中的重要度以各子系統的復雜度作為權重來分配可靠度的。18.參考答案：(1)可以分析形狀復雜的結構。

(2)可以處理復雜的邊界條件。

(3)可以保證規定的工程精度。

(4)可以處理不同性質的材料。19.參考答案：D[考點]本題主要考查的知識點為K-T條件判斷極值的邏輯性。

[解析]K-T條件作為確定一般非線性規劃問題中某點是否為極值點的必要條件，對于凸規劃問題K-T條件同時也是一個充分條件，所以是充分必要條件。20.參考答案：B21.參考答案：給定方向22.參考答案：通用化23.參考答案：C[考點]本題主要考查的知識點為多元函數取極值的充分必要條件。

[解析]多元函數F(X)在X*處存在極小值的充分必要條件是梯度且海塞矩陣正定。24.參考答案：BD[考點]本題主要考查的知識點為迭代終止準則。

[解析]用于判斷迭代過程是否結束的條件有以下三種：(1)點準準則，當相鄰兩設計點的移動距離已達到充分小時；(2)函數值下降準則，當相鄰兩個搜索點的函數值下降量充分小時；(3)梯度準則，當某個搜索點的目標函數梯度充分小時。25.參考答案：復合形法是在單純形法的基礎上修改而成的，其優化過程為：在可行域內選k個設計點作為初始復合形的頂點，構成一個多面體。

然后對多面體各頂點的函數值逐個進行比較，根據目標函數值找出壞點，按照一定規則去掉壞點，而代以新點，構成一個新的多面體。

依次步驟重復多次，使復合形的位置逐步調向鄰近最優點，最后以頂點中目標函數值最小的點，作為近似最優點。26.參考答案：A27.參考答案：

則：X(1)=X(0)+αS(0)

則|f(X(0))|=0＜ε1，達到要。28.參考答案：ABCDE[考點]本題主要考查的知識點為創造性激智技術。

[解析]目前廣泛使用的激智技術主要有智暴法、提問法、觀察法、系統分析法、形態分析法等。29.參考答案：D[考點]本題主要考查的知識點為四節點矩形單元中單元剛度矩陣的階數。

[解析]四節點矩形單元中單元剛度矩陣是一個8×8階的矩陣。30.參考答案：如果函數F(X)在其定義域內具有連續二階導數，且其海賽矩陣處處半正定，則該函數F(X)為一凸函數；若海賽矩陣處處正定，則該函數為嚴格凸函數。31.參考答案：綜合32.參考答案：ABCDE[考點]本題主要考查的知識點為產品設計的原則。[解析]產品設計的原則包括：(1)以市場需求為導向原則；(2)創新性原則；(3)標準化、系列化、通用化原則；(4)最優原則；(5)人機工程原則。33.參考答案：在約束極小值點X*處，函數F(X)的負梯度一定能表示成所有起作用約束在該點梯度(法向量)的非負線性組合。34.參考答案：C[考點]本題主要考查的知識點為可靠度的定義。

[解析]可靠度指產品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的概率。35.參考答案：功能樹36.參考答案：ABC[考點]本題主要考查的知識點為有限元法的應用。[解析]A、B、C三項都屬于穩態平衡問題，D項屬于特征值問題，E項屬于瞬態問題。37.參考答案：B[考點]本題主要考查的知識點為適應性設計。

[解析]在總的工作原理保持不變的情況下，對已有產品進行局部變更，以提高產品的性能和質量，這類設計是適應性設計。38.參考答案：概率39.參考答案：A[解析]內點罰函數法有兩個缺陷：一是不能處理等式約束問題，因為在邊界上新目標函數的函數值無窮大，迭代點無法達到；二是初始點必須在可行域內，造成許多不便。40.參考答案：存儲41.參考答案：等同分配法：按照系統中各單元(子系統或零部件)的可靠度均相等的原則進行分配。計算簡單，沒有考慮各子系統現有的可靠度水平、重要性等因素。

加權分配法：把各子系統在整個系統中的重要度以各子系統的復雜度作為權重來分配可靠度。計算麻煩一些，但考慮了子系統的重要度。42.參考答案：B43.參考答案：C44.參考答案：由于三個子系統壽命服從指數分布，所以三個子系統的失效率分別為

串聯系統的失效率為

則整個系統的平均壽命為

45.參考答案：設圓桿的半徑為r，且服從正態分布r=N(μr，σr)，考慮到制造時的誤差，取其變異系數為C=0.005，即σr=0.005/μr。

(1)計算桿件所受工作應力

由載荷和圓桿尺寸都服從正態分布，故有

式中，A為截面積，A=πr2。

，代入已知數據可得