现代设计方法简答题1、与文件系统相比，数据库系统的主要特征有哪些?答：1)实现了数据共享,减少了数据的冗余。

2）数据存储的结构化3)增强了数据的独立性。

４）加强了对数据的保护。

２，CAD技术在机械工业中的应用主要有哪几方面?答：CAD技术在机械工业中的主要应用有以下几方面：（1)二维绘图(2）图形及符号库３)参数化设计(４）三维造型（5)工程分析(６)设计文档和生产报表，特征造型是如何定义的？特征是指能反映零件特点的,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。

基于特征的造型是把特征作为产品零件定义的基本单元，将产品描述为特征的集合，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。

３三维实体模型的实现方法中,体素构造法（ＣＳG）的基本思想是什么？需要存储的几何模型信息有哪些？答：(1)体素构造法(CSG）的基本思想是:各种各样形状的几何形体都可以由若干个基本单元形体,经过有限次形状拼合运算构建得到。

2）需要存储的几何模型信息是:所有的基本形体的类参数和所采用的拼合运算过程。

4简述三维实体模型的实现方法中的ＣSG方法和Ｂ-ｒｅｐ方法各自的基本思想。

答;CSG方法的基本思想是:各种各样形状的几何形体都可以由若干个基本形体,经过有限次形状集合运算（又称拼合运算）构建得到。

需要存储的几何模型信息是：所有的基本形体的类型、参数和所采用的拼合运算过程。

B -ｒep方法的基本思想:几何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实体几何模型。

5. 消隐算法中的基本测试方法有哪些?各适合哪些方面的测试？基本测试方法有:面的可见性测试、最大最小测试、包含性测试和深度测试。

面的可见性测试适合于单凸物体的自隐藏面和自隐藏线的测试。

最大最小测试用来检查两个多边形是否重叠。

包含性测试用来检查一个给定的点是否位于给定的多边形内。

深度测试是用来测定一个物体遮挡其它物体的基本方法。

６.在进行图形处理时,为什么要引入规格化设备坐标系？１）用于用户的图形是定义在世界坐标系里,而图形的输出是定义在设备坐标系里。

不同的图形设备具有不同的设备坐标系且其工作范围也不相同。

（２)为了便于图形处理,有必要定义一个标准设备,引入与设备无关的规格化设备坐标系,采用一种无量纲的单位代替设备坐标，当输出图形时，再转化为具体的设备坐标。

(３）规格化设备坐标系的取值范围是左下角（0,0)，右上角（1,１）,其工作范围为0～1。

7.简述参数化绘图方法中的几何作图局部求解法的核心思想。

几何作图局部求解法的核心思想是:在交互作图过程中随时标注每个新增加几何元素的自由度和所受的约束关系；判断几何求解的局部条件是否充分，通过遍历检测，依次解出条件成熟的元素参数；当图形的尺寸标注完整时，用批处理程序经过多遍扫描,解出绘图需要的所有未知数。

8．说明直线段编码剪裁算法的思想和该算法的两个主要步骤。

直线段编码剪裁算法的思想:每一线段或者整个位于窗口内，或者能够被窗口分割而使其中的一部分能很快地被舍弃。

两个主要步骤:第一步先确定一条线段是否整个位于窗口内,若不是,则确定该线段是否整个位于窗口，外，若是，则舍弃；第二步，若第一步的判断都不成立,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。

9试简述消隐处理中的Z向深度缓冲算法的基本原理．该算法采用帧缓冲区存放像素值,采用一个与屏幕对应的深度信息缓冲存储器(简答Z缓冲区),记录像素所显示的空间点的Z坐标（即深度值) 。

对景物中的每个多边形找到当多边形投影到屏幕时位于多边形内或边界上的所有像素点.对每一个像素,在(x,y)处计算多边形的深度Z,并与Ｚ缓冲区的对应值,同时将(ｘ，y）处的多边开的明暗写入帧缓冲区中对应于该屏幕代表的单元中。

当所有边多形处理完毕后在帧缓冲区中保留的就是已经消隐过的最终结果.10说明消隐算法中的分段扫描线算法的原理答：分段扫描线算法的原理为：扫描线算法通过计算每一行扫描线与各物体在屏幕上投影之间的关系来确定该行的有关显示信息。

每条扫描线被各多边形边界在xy平面上的投影分割成若干段，在每段中最多只有一个多边形是可见的。

只要在段内任一点处，找出在该处Z值最大的一个多边形,这个段上的每个像素点就用这个多边形的颜色来填充。

11什么叫事物物性表？其作用是什么?答:事物物性表是一种组合排列对象的事物和关系特性的表格。

事物物性表的作用是：可用于概括地描述、限制和选择标准的、非标准的，物质的和非物质的以及相互近似的事物对象。

将其用于CＡD中,可规范化的支持CＡＤ数据的归档、存储和交换。

９.试简述编码剪裁（Cｏｈeｎ-Sutherland）算法的基本原理。

答:将窗口的四个边界向两边延伸，把平面分成９个区域；每个区域用四位二进制码表示;线段的端点落在哪个区域则该端点的编码就与该区的编码相同;如果线段两端点的编码都为“0000”,则线段位于窗口内；如果线段两端点编码的位逻辑乘不为“00０0”，则线段位于窗口外;如果线段不能用上述方法测试决定,则将线段分割,然后用上述方法判断。

10. 标准件特性文件中标准件图形是如何构成的?答：标准件的图形构成可以分为四个层次：A类构件、B类构件、Ｋ类整件、G类组件。

A类构件是最基本的通用几何元素。

B类构件是专用于某一图形文件的通用元素。

Ｋ类整件是由一个或若干个A类构件或Ｂ类构件组成，用以描述一个完整的零件。

G类组件是由几个整件和必要的A．B构件组成.,12．在工程设计的CAD作业中，一般对以线图形式给出的系数或参数如何处理?答:在工程设计的CＡＤ作业中,对以线图形式给出的系数或参数和处理方法有以下几种:1)如果能找到线图原来的公式,则找到原公式将公式编入程序。

２）将线图离散化为数表,再用表格的处理方法加以处理。

3）用曲线拟合的方法求出线图的经验公式，再将公式编入程序。

1３.什么是数据模型?常用的数据模型有哪三种？数据模型是指数据库内部数据的组织方式,它描述了数据之间的各种联系，也是数据的高度结构化的表现。

（3分)常用的数据模型有三种:层次型、网络型和关系型。

(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。

(１分)（2)网络型：指事物之间为网络的组织结构,它体现了事物间的“多对多”的关系。

(３）关系型:它是以集合论中的“关系”的概念为理论基础，把信息集合定义为一张二维表的组织结构。

（1分)14边界表示法的基本思想边界表示法的基本思想是：几何实体都是由若干边界外表面包容而成的,可以通过定义和全面储存这些边界外表面信息的方法建立实体几何模型。

Ｂ-rep法将实体外表面几何形状信息数据分为两类:几何信息数据:各外表面顶点坐标值和描述各外表面数学方程式的系数值。

拓扑信息数据:各外表面的组成及其相互位置关系。

15试写出从视区中一点Ｖ(x v,ｙv)到窗口中一点Ｗ（ｘｗ,y w)的变换公式及相应参数的意义。

变换公式是:XX VV VW W W YY VV VW W W wv xxr xxr xl x wv ybyt ybyt yb yb =---+=---+111(),()，其中X w，Y w—窗口坐标；Ｘv，Y v—视窗坐标, Wｘl,Ｗxｒ—窗口X坐标最左和最右位置；Ｗyb,W yt—窗口Y坐标最下(低)和最上（高）位置；Ｖｘｌ,Vｘr—视窗X坐标最左和最右位置；Ｖyb，Ｖyt—视窗Y坐标最下(低)和最上(高)位置。

16在消隐处理中“面的可见性测试”适用何种情况的测试？说明其具体测试方法。

答：“面的可见性测试”适用于单凸物体的自隐藏线和自隐藏面的消隐测试。

(２分）“面的可见性测试”也称为法线方向测试。

它利用面的法线矢量和视线矢量之间夹角的大小判别面的可见性。

欲判别某个面的可见性,则先做该面的法线,法线矢量垂直于物体表面且指向物体的外部为正方形；再从观察者的视点处向该面引视线矢量,视线矢量从视点指向物体方向为正方向；然后计算法线矢量和视线矢量的夹角,夹角大于90度,面可见,夹角小于９0度,面不可见。

17采用最小二乘法进行多项式拟合时应注意哪些问题?(p6５）答：采用最小二乘法的多项式拟合时，要注意以下问题：（1）多项式的幂次不能太高,一般小于7，可先用较低的幂次,如误差较大则再提高。

（2）一组数据或一条线图有时不能用一个多项式表示其全部,此时应分段处理，分段大都发生在拐点或转折之处。

此外，如欲提高某区间的拟合精度，则应在该区间上采集更多的点。

18说明实体几何模型有哪些主要应用。

（p５１)答:实体几何模型支持绘制真实感强和消去隐藏先的透视图和渲染图；自动计算生成剖视图；自动进行物性计算;可将有关零部件组装在一起,动态显示其运动状态,并检查空间能否发生干涉；支持三维有限元网格自动剖分等。

19．什么是库恩－塔克条件?其几何意义是什么?（P９9）库恩－塔克条件:一个约束的极值点存在的必要条件为:目标函数梯度)(XF∇可表示成诸约束面梯度)(Xgi∇线性组合的负值，即)()(1XgXFiqii∇-=∇∑=λ其几何意义为：起作用约束的梯度矢量，在设计空间构成一个锥体，目标函数的负梯度应包含在此锥体内20.迭代法的基本思想是什么？常用的终止准则有哪些？(1)迭代法的基本思想是“步步逼近”，最后达到目标函数的最优点。

(１分）首先选择一个尽可能接近极值点的初始点，从初始点出发，按照一定的原则寻找可行方向和初始步长，向前跨出一步，得到新点,再把新点作为初始点重复进行。

每次迭代都必须使目标函数值向最优值靠近。

（2）常用的终止规则有（a)用相邻两点的矢量差的模作为终止迭代规则。

εxx(k)1)(k<-+。

（b）用两次迭代的目标函数值之差作为终止迭代规则。

εFFF或εFF(k)(k)1)(k(k)1)(k<-<-++。

(c)用梯度的模作为终止迭代规则。

εF1)(k<∇+。

(１分）２1 Powell法在每一轮形成新的搜索方向时会存在何种问题导致不收敛?如何修正？Pｏwell法在每一轮形成新的搜索方向替换原来矢量组中的第一个方向形成新的搜索方向组,可能存在新的方向组线性相关的情况,从而导致算法不收敛的问题。

(3分）修正方法:选代过程中,形成一个新的方向后,先判别一下新方向是否有效，如果有效则替换原来的搜索方向组中的第一个搜索方向，否则，不替换，仍然按原来的方向组搜索。

22.什么是约束条件?约束条件和可行域有何关系?设计变量的取值范围有限制或必须满足一定的条件，对设计变量取值的限制称为约束条件。

不等式约束条件将设计空间划分为可行域和非可行域，设计方案只能在可行域内选取。

等式约束条件只允许设计方案在可行域的等式约束线（或面）上选取。