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1、全国2023年4月自学考试现代设计方法试题课程代码：02200第一部分选择题（共30分）一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。1 .在CAD作业过程中，表面几何模型可以支持的工作是（D）A.自动计算物体的体积B.自动计算物体的重心C.自动进行物体的消隐处理D.自动计算面与面的交线2 .采纳Z向深度缓冲算法进行消隐处理时，内存中最少须要的缓冲区数目为（B）A.1个B.2个C.3个D.4个3 .在Cohen-SUtheHand算法中，一线段的一个端点的编码为OII0,则该端点
2、位于（D）A.窗口中B.窗口左边C.窗口上方D.窗口下方4 .一彩色光栅扫描显示器，它的辨别率为1024x768x8,其中1024表示（A）A.水平扫描线上的点数B.垂直方向上水平扫描线的线数C.水平扫描频率D.垂直扫描频率5 .在三维几何实体的实现模式中，有一种方法其基本思想是：几何实体都是由若干边界外表面包涵而成的，通过定义和全面存储这些边界外表面信息就可以建立实体几何模型，该方法是（B）A.CSG法B.B-r叩法C.光线投影法D.扫描表示法6 .对于多元函数的无约束优化问题，推断其最优点可以依据（A）A.目标函数的梯度判定B.目标函数的性态判定C.目标函数的凹凸性判定D.目标函数值的大小
3、判定7 .函数F（X）为在区间10,20内有微小值的单峰函数，进行一维搜寻时，取两点13和16,若F（13）0,则二次型矩阵M是（CE）A.三角矩阵B.负定矩阵C.正定矩阵D.非对称矩阵E.对称矩阵25 .平面刚架与平面桁架的不同之处表现在（ABE）A.单元刚度矩阵的阶数不同B.每个节点的位移重量数不同C.单元形态不同D.每个单元的节点数不同E.坐标转换矩阵的阶数不同其次部分非选择题（共70分）三、填空题（本大题共1。小题，每空1分，共10分）请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。26 .函数F（x）=3x；+x；2xiX2+2在点（1,0）处的梯度为。27 .设备坐标系是一个定义
4、在设备上的二维平面坐标系，它的定义域是整数域且有界o28 .在消阴处理中，当推断两个相互遮挡物体之间的前后关系时，采纳的检验规则为qSaao29 .将平面图形沿Y方向平移2个单位，然后放大一倍，其变换矩阵为o30 .单元刚度矩阵具有奇异性、对称性和o31 .进行有限元分析时，在整体坐标系中，为了得到总刚度矩阵，节点应按码编号。32 .传统设计和牢靠性设计都是以零件的平安或失效作为探讨依据。33 .组成并联系统的零件的牢靠度与该并联系统的牢靠度相比较，的牢靠度高。34 .一批产品从投入运行到发生失效的平均时间称为c35 .多元函数F（X）在点X*处的梯度VF（x*）=0是极值存在的条件。四、简答
5、题（本大题共S小题，每小题6分，共30分）36 .CAD系统的软件可分为哪三类？其作用各是什么？37 .什么是库恩塔克条件？其几何意义是什么？38 .什么是串联模型系统？若已知组成系统的n个零件中每个零件的牢靠度为Ri，如何计算串联系统的牢靠度？39 .正态分布曲线的特点是什么？什么是标准正态分布？40 .在进行有限元分析时，为什么要进行坐标转换？五、计算题（本大题共4小题，41、42题各5分，43、44题各10分，共30分）41 .由两根杆组成的平面刚架结构如图示，每根杆的长度都是200cm,单元（1）作用分布载荷q=5Ncm,单元（2）作用集中载荷F=100N,节点和单元划分如图示，试求等
6、效到节点1上的总载荷矢量。41图42 .某零件的寿命听从指数分布，且已知该零件的失效率为入=0.0025,试求该零件的平均寿命T、工作250小时的牢靠度R(250)和失效密度f(250).43 .一矩形视区V,左下角坐标为(4,4),右上角坐标为(8,8)和一矩形窗口W，其左下角坐标为(8,9),窗口高为6,宽为6。(1)将窗口W下的图形匹配到视区V下，试求匹配的变换矩阵T。(2)匹配后的图形发生了什么变更？是否失真，为什么？44.有一边长为8cm的正方形铁皮，在四角剪去相同的小正方形，折成一个无盖盒子，剪去小正方形的边长为多少时铁盒的容积最大。(1)建立该问题的数学模型。(2)设初始搜寻区间
7、为a,b=0,3,用0.618法计算两步。-*三PJFoOI26(6.-2)27.三tt1n28.热质检趁29.023,30.U)2J31A32.筌全或失效33.并系统34.平均专命35.西、1善(本大井5小,每小6分,我3fj分)MK衣考答米】CAD系托的软件可分为：茶统牧件、塞博软件和专骑软件系烧软件,百楼配合假件)作,井M其E软件起支律作用的落件.支湾假停,支撑用户避打CAD工作的通用性功能软件，专用收件:专门为适应用户箝定使用条件irem开发的软件.37.【考答案】培克条忤，一个约柬慢值点存在的必条件为：目惊函散的悌虫UF(X)BJ表不成语为束力抬度Ve0线件纲合的佻他.BVFF(b1
8、)收令下次迭代新区间为0，司=口，卜1=。，.850第二次送Rtn=0+382(1.354-0)=0.708b1=00.618(1.854-0)=l.146F(a1)=30.69,F(b137.34FsDVF(，).故令下次送代新区间为Ob=l,b0.708,1.A542342005年上半年高等教育自学考试全国统一命题考试：n。代设计方法试卷（课程代码2200）本旭分为两部分,第一国分为选择】员至4页第二M分为非逸择.4页茶Iok共10西；建传30分*选择70分，分IOo分；考试时为ISO分”A分M号一二三四五核分人分2010103030震查人得分第一部分选择题（共30分）.小分讦兽人复E人一
9、单JJIiSit（本大共20小一小1分共20分）在小列出的四个备选项中只有一个黑符合JBEI求的播其代码耀写在后的指内。选、务这或未选均无分在以下计算机输助设计（CAD）涉及到的技术中.属于优化设计技术的是KJA.Ba形处理技术K快件设计技窣文档处理技术U工程分析技术2以下示设备不是以扫描原理进行显示的是K1.,.A光M示卷HCKT隔行展示器Q液晶是示耀IXCRT逐行*水器区在满处理中,当进行平面可W4t测达时若平面可见,则僮曲的法线矢和桃线矢的M央育K:A.大于90.H小于90C大于180.IX小于180.U在CAD作业过程中使用的衣面几何模M.不俺用于KJA.两个平的求交找Il求形体的制血
10、线IhC用于生成三视图D.自动进行物性计算b可联实现平面图形关于过原点与X*!夹角为一45的Jl城对/变换的变拱矩阵为K16 .F(x)为单值、连续、可微且无约束的一元函数,则在点x-处有极小值的充分条件是I1A.F,()=0aF,()-0,(0QF*()-0D.F*()-O,r(XO7 .在单峰搜索区间Axd内采用二次插值法求函数极小值,在区间内取一点力作二次插值计算得,若xF(x;)剜新区间为AxtXD.Xa8 .制造一个开口箱.体积为IoTn,由于装卸要求其一边长不小于5m从用料量省的角度出发,其优化问题的数学模型为【】AminF(x)=minxxj2(xXjXx1)S-匕XXtXa三1
11、0t5-JUOt-x0,-a0RminF(x)三minx+2(xX*XXa)s.tXlXlXJ=105一0一fV0一VOCminP(x)三mintxlxtXtXXX3&匕XlxIWlO5-X0一VO.-jVO.minF(x)=min(xXtXtX+xXtLXlXtXa=IO.5-*1O一X1O.一X1O9,用0.618法求函数F(x)三x,-10x+36的极小值点,初始搜索区间为-20,20,第一步迭代后的新区间为【】A-4.72,20K-20,4.72Q4,72,20U-20,-4.7210 .函数在极值点处C】A.样度为零矢量R函数值肯定大于零Q梯度为非零矢量DL函数值肯定小于零11 .在
12、平面三角形单元中,每个节点的位移分量个数为【】A.1R2Q3D.412 .采用一种单元对结构进行有限元分析时,在未引入支撑条件前,总体刚度矩阵的阶数A.由单元类蜃和数目决定C由单元类型和节点数目决定13平面问题的弹性矩阵与A.单元的材料特性和尺寸都有关Q仅与单元尺寸有关R由单元数目和节点数目决定D,仅由节点数目决定a单元的材料特性和尺寸都无关D.仅与单元的材料特性有关A.22a2X4Q4X4U6615 .进行有限元分析时刚度矩阵中的基元素K.为负值,它的物理意义可表述为在j自由度方向产生位位8时.在i自由度方向所引起的K1A.与i自由度正方向相同的力K与i自由度正方向相同的位移C与i自由度正方
13、向相反的力l与i自由度正方向相反的位呼16 .并系统的可靠度为R期成谀系统零件的可季度为r则R与r之间的关系为KJARrHRVrGR-rD.Rr17 .由a.b,c三个元件分别组成串联系统甲、并联系统乙和2/3袅决系统内若元件a失效，miA.甲、乙系统可以工作丙系统不能工作a乙、丙系统可Ia工作甲系统不能工作甲、丙系统可以工作，乙系统不能工作U甲Jwt可以工作，乙、丙系统不能工作D.0.8D. O,3 51&抽取100只灯在进行质-M验，试验到50小时背20只IM坏，试验到70小时乂有20只l坏,从50小时到70小时这段时间的平均失效密度为A.0.01a0.012500.219 .Ift布尔分
14、布酶变为接近正态分布的条件是A.三0m3lK三0tm三3.5GT-Otn50%.JiV1QRllR50nl傅分评卷入复查人二公口途择（本大共5小小2分共10分）在小列出的五个督选中有二个不五个符合目要求的其代写在JB的括号内。连逸少选或未选均无分2】按COhE-SUtheTbmd编码裁Jl算法剪裁线Bb如果战段两个端点科按位进行建，泉结果为零，则K】A.若线段在一个区剜全部可见H若线段在一个区.则全部不可见G若线段在两个区.JH邮分可见n若战段在三个区则部分可见，E.若线段在三个区，JW不定22.在CAD作业过程中，为了定义图形方便.通常在不同情况下采用不同的坐标系在以下的几种坐标系中定义城是
15、有界的有K】A.世界坐标系H呈示坐标率C规格化设缶坐标摹D.修图仪坐标系E扫描仪坐标系-1-1030一2.1000-1031一2-100T一2130-1T-101一2030,0一210-1一103.试引入支承条件,写出结构的总体平街方程(234)现代设计方法试卷第8页共1O页234三三:卜用共匏樽度法求F（X）=Xf4H的极小值.仅作一次按家,求出共辄系数伊。，（234）现代设计方法试卷第10贝（共10页）2005年上半年高等教育自学考试全国统一命题考试现代设计方法试题答案及评分参考J、（课程代码2200）I小丁、单项选择题（本大I共20小题,每小屋1分,共20分）LD2.C3.A4.D5.B
16、6.B7.C8.B9.A10.Al.B12.C13.D14.D15.C16.A17.B18.A19.B20.D二、多项选择题（本大题共5小题,每小题2分,共10分）21.ACE22.BCDE23.ADE24.ACDE25.ABDEt三、填空题（本大题共10小题,每小题1分,共10分）26.多对多27.组装28.放大或缩小29.共挖30.二31.非节点32.自由度33.26534.可靠度35.r=n四、简答题（本大JH共5小题,诲小题6分,共30分）36.答:先使立体图绕Y轴旋转Q角（1分）cos0LSin800100所用到的基本变换矩阵为，（1分）sin0cos0.0001.再使立体图绕X轴旋
17、转B角（1分）1000-0cosflsin0所用到的基本变换矩阵为：（1分）0sincos0.0001.最后将立体图沿Z轴压缩（1分）100O-,0100所用到的基本变换矩阵为：（1分）0000.0001.通过以上变换就可以在显示器上形成物体的轴测投影图。现代设计方法试题答案及评分参考第1页（共4页）37 .答:子图拼合法的基本原理：将装配图分解成一些子图形,绘制装配图时调用已编制好的子图形程序,将子图形组合到合适的位置,最终完成整幅装配图的绘制。为了适应装配图的变化,对于装配过程可能出现的各种情况，由程序中的参数取不同的值来决定。（3分）子图拼合法的特点，这种方法对软件的要求较低,但要编制专
18、用的装配图程序，且输入的参数较多，修改设计及应变能力较差。（3分）38 .答:罚函数法的基本原理:在原目标函数中添加一些与约束函数有关的项,形成一个新的目标函数（即罚函数）以取代原目标函数,然后用无约束优化方法求新目标函数的最优解。（3分）罚函数法分为:外点罚函数法（或外点法）、内点罚函数法（或内点法）和混合罚函数法（或混合法）。（3分）39 .答1）单元尺寸的概念包括两个方面：一方面是单元本身的大小，另一方面指单元内自身几个尺寸之间的比率。（2分）（2）单元本身尺寸小,所得到的精度高，但所需的计算量大。为了减少计算量有时对一个结构要用不同尺寸的单元离散。（2分）（3）一个单元中最大与最小的尺
19、寸要尽量接近。（2分）40 .答:可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。（2分）可靠度是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。（2分）可靠度是对产品可靠性的概率度量。（2分）五、计算国（本大题共4小题，第41.42每小题各5分，第43、44每小题各10分，共30分）41 .解:通过计算A,B,C三个厂家的产品工作一定时间的可靠度，比较其可靠度的大小，即可知产品质量的优劣。（2分）RA（Ioo）=右蜷7=0.8948,RB（IOo）=e-（拨,=0.7788,RC（100）=邀=0.9216（2分）C厂家产品的可靠度最大,所以采购员应该选择C厂家的产品。（1分
20、）42 .解：节点的位移矢量为：uVjU2V2U3V3U4V4（1分）约束条件为=0,Vl=O,u4=0,V4=0（1分）作用到结构上的外力为：F3y=一F（1分）所以，引入支承条件后的平衡方程为：现代设计方法试题答案及评分参考第2页（共4页）-1000000CTU001000000Vl00030-1T00U20Et00030-200V2A=V0AZ00-103100U3000-1-21300V3-F00000010山000000001.V4.0.(2分)43 .解:抛物线插值公式为:(2分)(、=(Xg)(-x3)I(XX)(-3)I(XX1)(X-X2)(X1-X2)(x1-X3)yi(x
21、g-X1)(X2-X3)y2(X3-X)(x3-当X=92时XW(90,100),虽然192901V192-100I,但X=90是表头；选择插值节点，(x,y)=(90,068),(x2,y2)=(100,0.74),(x3,y3)=(llO,O79)(2分)将以上数据和x=92代入抛物线插值公式,得x=92时y值为：讣_(92100)(92IlO)N(9290)(92IlO)、=%yy(90-100)(90-110)xaC*十(IoO-90)(Ioo-IIO)X74、.(92-90)(92-l/A十(11090)(110100)*79069?3(2分)当X=I28时、Vx(120,130),
22、1128-1201128-1301选择插值节点(xi,y1)=(120,0.83),(x2,y2)=(130,0.86)和(x3,y3)=(MO,O.89)(2分)将以上数据和X=I28代入抛物线插值公式,得X=128时y值为：_(128130)(128-140)YCOJ(128120)(128140)、QfiyU7(120-130)(120-140)x083+(130-120)(130-140)X0,86(2分)XO.89=0. 854.(128-120)(128-130)十(140120)(140130)44 .解EF(Xe)=,2X1I=2(2分)l-8xl-8jS为函数在初始点处的负梯
23、度方向Se)=-g(o)=(；2?F(X)=H(X)=32F(x)3xa2F(x)-3x3X220最优步长因子）(x)Jx2Hxi*F(x)1.o-8JF(2分)一F(xH(x()Scw(-28(28卜820箭一。,134921.o-8j(2分)1=x0)+a0)SfIL1.2698-0.0794685041（2分）F(X)=1.26982-4X(-0.0794/y一1.5872g=VF(Xa)=2.53960.6352gg(0)6.85368Q.1008（2分）2023年4月全国高等教化自学考试现代设计方法试卷第一部分选择题一、单项选择题(本大题共20小题，每小题1分，共20分)在每小题列出
24、的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡”的相应代码涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。1 .数字化仪在早期CAD作业中常常运用，它是一种()A.输入设备B.输出设备C.存储设备D.绘图设备2 .滚筒式绘图仪一般采纳插补原理进行绘图，但在绘图过程中有时不须要插补。绘制以下方向的线段时须要插补的是()A.X方向线段B.Y方向线段C.45。方向线段D.一般方向线段3 .在采纳COhenSutherland编码裁剪算法剪裁线段时，假如一条线段跨越两个区，则当其两端点编码的逻辑乘为零时，则该线段A.全部可见B.全部不行见C.部分可见D.不确定4 .在消隐处理中，当进行平面可见性测试时，
25、若平面的法线矢量和视线矢量的夹角大于90。,则该面()A.可见B.不行见C.部分可见D.不确定5 .一逐行扫描光栅显示器的水平扫描频率为15600Hz，垂直扫描频率为50Hz,则该显示器()A.水平方向有15600个像素点B.垂直方向有312条水平扫描线C.一条水平扫描线上有312个像素点D.垂直方向上有50条扫描线6 .F(X)为单值、连续、可微且无约束的一元函数，则在点x=x处有极大值的充分条件是()A.F,(X*)=0B.F,(X*)=OFff(X*)OC.Fff(X*)=OD.F(X*)=OFff(X*)O7 .外点罚函数法的特点是()A.适合处理等式约束的最优化问题B.探究过程在可行
26、域内进行C.适合处理不等式约束的最优化问题D.须要先求出初始内点8 .在单峰搜寻区间a,b内任取两点山、a2,若函数值F(a)=F(a2),则缩小后的区间为()A.a,aB.a*bC.aa2D.a,a29.以下关于函数的梯度的说法不正确的是（）A.函数的梯度是标量B.函数值沿梯度方向变更最猛烈C.函数的梯度是矢量D.求函数的微小值时常沿负梯度方向搜寻10.多元函数F（X）在点X*旁边一阶偏导数连续，则该点为极大值点的充分条件为（）A.VF（x*）=0B.VF（x*）=0,H（x*）正定C.F（x*）=0D.VF（x*）=0,H（x-）负定11.平面桁架结构中，某单元局部编码依次对应的总体编码为
27、8,6,则单元则度矩阵中的元素k34应放入总体刚度矩阵K中的（）A.16行15列B.11行12列C.12行16列D.11行15列12.平面三解形单元的刚度矩阵阶数为（）A.22B.3X3C.44D.6X613.平面刚架结构中的杆单元，单元中的位移重量个数为（）A.3B.6C.9D.1214 .平面问题的弹性矩阵与材料的（）A.弹性模量和硬度有关B.弹性模量和泊松比有关C.弹性模量和强度有关D.强度和泊松比有关15 .若把平面应力问题的弹性矩阵改成平面应变问题的弹性矩阵，只需将（1EMl-）-AA. E换成Ef（A-从）,4换成/（1一z）B. E换成E/（I-）,换成（1一2）C. E换成E/
28、。-从2）,换成/（1-4）D. E换成E（l-）,换成4（1-2）16 .2/3表决系统中各子系统的寿命均听从指数分布，且失效率均为2,则该表决系统的平均寿命为（）5一623 一22A.C2一3a5B.D.17 .图示由7个子系统组成的困难系统,各子系统的牢靠度均为R,则该系统的牢靠度为（）A.R2+K-ZB.（1+R-R2）（3-2R）R4C.3R2-2R3D.（l+/?-/?2）（3-2/?）18 .为了检查灯炮的质量，抽取100只灯泡进行试验，灯泡工作到100小时有30只损坏，工作到150小时又有20只损坏,从100小时到150小时这段时间灯泡的平均失效密度为（）B.0.006A.0.
29、004C.0.2D.0.519 .电器元件（系统）的失效密度函数一般听从（）A.正态分布B.指数分布C.威布尔分布D.对数正态分布20 .当强度和应力的均值相等时，零件的牢靠度（）A.大于50%B.小于50%C.等于50%D.难以确定二、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）在每小题列出的选项中有二至五个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。多选、少选、错选均不得分。21 .固定窗口大小和位置不变，变更视区的有关参数，可以实现显示图形的（）A.放大B.缩小C.左右移动D.上下移动E.扭曲22 .计算机软件是实现CAD各项技术功能的核心，软件是指与计算机系统操作运用有关的（）A.程序B.规程C.规则D.设计说明书E.运用说明书23 .求解无约束问题的主要方法有（）A.PoWen法B.单纯形法C.梯度法D.复合形法E.简约梯度法24 .对平面刚架结构的单元刚度矩阵有影响的因素为（）A.杆件长度B.杆件材料的强度C.杆件的横截尺寸D.杆件横截面的对称性E.杆件横截面在结构中的方位25 .正态分布中的均值（）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.确定正态分布曲线的位置D.确定正态分布曲线的形态E.影响正态分布曲线的对称性其次部
