二、填空1、一般把应用于CAD作业的计算机、软件及外围设备，总称为【CAD系统】2、CAD系统由硬件和【软件】组成。

3、网络型数据模型是指事物间网络形式的组织结构，它体现了事物间【多对多】的关系。

4、标准件特性文件给出了为生成图形所必需的全部几何尺寸，……和【组装】方式。

5、矩形窗口和视区匹配时，固定窗口全部参数而改变视区的定形参数，可以实现图形的【放大或缩小】。

6、Powell法是以【共轭】方向作为搜索方向的算法。

7、对于由n个变量组成的函数，它的Hessian矩阵是n×n阶的【二】阶偏导数对称矩阵。

8、在进行刚架结构有限元分析时，刚架结构所承受的外载荷不是直接作用在节点上的，则该种外载荷称为【非节点】。

9、在进行有限元分析时，单元的数量取决于要求的精度、单元的尺寸及【自由度】的数量。

10、某工厂从生产线上抽取20只电容进行试验，结果发现有5只工作到100小时损坏，有10只工作到300小时损坏，有4只工作到350小时损坏，还有1只工作到400小时损坏，则这批电容器的平均使用寿命为【265】小时。

11、平均寿命的几何意义是【可靠度】曲线与时间轴所夹的面积。

12、r/n表决系统蜕变为串联系统的条件是【r=n】13、CAD系统中，支撑用户进行CAD工作的通用性功能软件是【支撑软件】。

14、显示器中的坐标系是【世界坐标系】。

15、编码裁剪法中，某点在窗口右方，则其编码应为【0010】。

16、多元函数F(X)在点X*附近偏导数连续，F（X*）=0且H（X*）正定，则该点为F（X）的【极小值点】。

17、计算机辅助设计（CAD）是指人们在计算机的【软硬件】辅助下，对产品或工程……18、黄金分割法中，每次缩短后的新区间长度与原区间长度的比值始终是一个常熟，此常数是【0.618】19、在单峰搜索区间[x1,x3]内，取一点x2，用二次插值法计算得x4，若x2大于x4，并且其函数值F(x4)小于F（x2），则取新区间为【[x1,x2]】20、Powell法是以【共轭】方向作为搜索方向的。

21、CAD系统硬件组成很难有一个统一的标准，一般典型的CAD系统硬件由主机、输入设备、输出设备和【存储设备】四部分组成。

22、CAD软件的组成有系统软件、支撑软件和【应用软件】23、输入设备的主要作用是将字符、平面上或空间中点的坐标值输入计算机中，其基本功能是【定位】。

24、数据模型是指数据库内部数据的组织方式，最常用的数据模型有三种：层次型、【网络关系】型和关系型。

25、标准件的图形构成可以分为四个层次：最基本的通用几何元素的A类构件、专用于某一图形文件的通用B类构件、由A类和B类构件组成的K类整件和由【A、B和K】类组成的G类元件。

26、0.618法在选定单峰区间内不断消去一部分区间，把区间越缩越小，其每次区间缩短率是【相等】27、设计体积为500cm的圆柱形包装盒，按用料最省原则，确定其高度H直径D的尺寸，该问题的目标函数为【minF(x)=1/2πD2+πDH】28、单元刚度矩阵的推导是有限元方法的关键环节，一般可采用直接法、【变分】法和加权残值法来确定。

29、在进行平面洐架结构有限元分析时，单元局部坐标系下的刚度矩阵与整体坐标系下刚度矩阵的转换矩阵的阶数为【2×4】阶30、200只灯泡工作100小时后，有20只损坏，此时这批灯泡的存活频率为【0.9】31、由5个相同元件组成的串联系统，要求系统的可靠度在0.99以上，则每个元件的可靠度至少应该为【0.99799】32、可靠性是指产品在为【规定条件】下和规定的时间内，完成规定功能的能力。

33、0.168法在迭代运算的过程中，区间的缩短率是【不变的】34、标准件特性文件给出了为生成图形所必须的全部几何尺寸，在具体产生图形时还要进一步说明标准件的显示等级、视图种类和【组装】方式35、若组成系统的诸零件的失效相互独立，但只有某一零件处于工作状态，当它出现故障后，其它处于待命状态的零件立即转入工作状态。

这种系统称为【非工作冗余系统】36、在约束优化方法中，容易处理含等式约束条件的优化设计方法是【处点罚函数法】37、对于每节点具有三个位移分量的杆单元，两节点局部码为1,2，总码为4和3，则其单元刚度矩阵中的元素k12应放入总体刚度矩阵[k]的【第10行第11列上】。

38、表示机电设备的一般失效曲线（浴盆曲线）中，偶然失效期的失效密度f(t)服从【指数分布】39、机电产品的平均失效率（t）它表征了该产品工作到t时刻后【单位时刻内发生失效的概率】41、参数化绘图是一种利用零件或产品在形状上的【相似】性，以基本参数作为变量，编制相应的程序或通过系统提供的功能来定义图形的方法。

42、罚函数方法中能够处理等式和不等式约束的方法是【外点】罚函数法。

43、当有n个设计变量时，目标函数与n个设计变量间呈【n+1】维空间的超曲面关系。

44、单元刚度矩阵中各元素按照【局部】码排列。

45、对于复杂结构问题，总体刚度矩阵中的非零元素以对角线为中心呈【带状】分布……46、在进行有限元分析时，单元的数量取决于要求的精度、单元的尺寸及【自由度】的数量。

47、平均寿命的几何意义是【可靠度】曲线与时间轴所夹的面积。

48、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由单元类型和【节点数目】决定。

49、标准件的图形构成可以分为四个层次：最基本的通用几何元素的A类构件、专用于某一图形文件的通用B类构件、有A类和B类构件组成的K类组件和由【A、B和K】类组成的G类组件。

三、简答题1，简述在三维造型中，B-rep方法和CSG方法的基本思想。

（1）B-rep法的全称是Boundary Representation Model,音译为边界表面表示法。

它的基本思想是：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。

（2）CSG法的全称是Constructive Solid Geometry,音译为体素构造法。

它的基本思想是：各种各样形状的几何形体都可以由若干基本单元形体，经过有限次形状集合运算（又称拼合运算）构建得到。

2，优化设计的数学模型由哪几部分组成？由设计变量、目标函数和约束条件三要素组成机械优化设计的数学模型。

3，设计变量、设计空间与设计点三者有何关系？设计变量构成设计空间，设计空间是设计点的集合。

4，复合形法的基本思路是什么？它的基本思路是在可行域内构造一个具有k个顶点的初始复合形。

对该复合形各顶点的目标函数值进行比较，找到目标函数最大的顶点（最坏点），然后按一定的法则求出目标函数值有所下降的可行的新点，并用此点代替最坏点，构成新的复合形，复合形的形状每改变一次，就向最优点移动一步，直至逼近最优点。

5，简述强度-应力干涉理论中“强度”和“应力”的含义。

强度-应力干涉理论中“强度”和“应力”具有广义的含义：“应力”表示导致失效的任何因素；而“强度”表示阻止失效发生的任何因素。

“强度”和“应力”是一对矛盾的两个方面，它们具有相同的量纲。

6，什么是并联系统？系统中的几个下属组件，只要一个工作正常，则系统就工作正常，只有全部组件都失效时，系统才失效，这样的系统就成为并联系统。

7，CAD的基本硬件配置？一般典型的CAD系统硬件由输入系统、输入设备、输出设备和存储设备四部分组成。

8，CAD系统输入设备有哪些？（1）键盘（2）光笔（3）鼠标器（4）数字化仪（5）图形扫描仪9，常用的可靠度分配方法有哪三种？等同分配法，加权分配法，最优分配法。

10，库恩-塔克条件是什么？K-T条件是多元函数取得约束极值的必要条件，以用来作为约束极值的判断条件，又可以来直接求解较简单的约束问题。

11，常用可靠度分配方法的分配原则是什么？（1）等同分配法：它按照系统中各单元（子系统或零部件）的可靠度均相等的原则进行分配。

（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，采用优化方法分配可靠度。

12，说明常规设计中采用平均安全系数的局限性？安全系数设计方法的优点是简便、直观，并具有一定的实践依据（经验），所以，在传统设计中广泛应用。

其缺点是，有很大的盲目性，未同零件的失败概率相联系。

从强度-应力干涉图可知：（1）即使安全系数大于1，仍然会有一定的失败概率；（2）当零件强度和工作应力的均值不变（即对应传统设计的安全系数不变），但零件强度或工作应力的离散程度变大或变小时，其干涉部分也必然随之变大或变小，失败概率亦会增大或变小。

13，试说明常规安全系数设计法与可靠性设计的关系？传统设计与可靠性设计都是以零件的安全或失效作为研究内容，因此，两者间又有着密切的联系。

可靠性设计是传统设计的延伸和发展。

在某种意义上，也可以认为可靠性设计只是在传统设计的方法上把设计变量视为随机变量，并通过随机变量运算法则进行运算而已。

14，简述可靠性的定义。

可靠性定义为：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。

可见，这一定义涉及三个规定和一个能力。

15，在进行有限元分析时，为什么要进行坐标转换？在进行有限元分析时，推导单元刚度矩阵时，采用的是局部坐标系。

由于各单元体的取向不同，存在着若干局部坐标系，给整体分析带来了麻烦。

为了便于进行整体分析，要求整个结构所有的单元体都才用一个公共的坐标系——整体坐标系。

为了得到总体刚度矩阵，使用坐标转换矩阵，将局部坐标系中求得的单元刚度矩阵转换为整体坐标系中的单元刚度矩阵。

16，试述进行有限元分析的基本步骤？（1）对整体结构进行离散化。

将其分割成若干单元，单元间彼此通过节点相连。

（2）求出各单元的刚度矩阵。

（3）集成总体刚度矩阵并写出总体平衡议程。

（4）引入支承条件，写出每个节点的位移。

（5）写出各单元内的应力和应变。

17，CAD系统中的系统软件是什么？系统软件是直接配合硬件工作，并对其他软件起支撑作用的软件，主要是指操作系统和各种计算机语言等。

18，CAD技术中的工程分析有哪些？常见的由有限元分析、优化设计、运动学及动力学分析等，此外针对某个具体设计对象还有它们自己的工程分析问题。

19，优化设计的数学模型由哪几部分组成？由设计变量、目标函数和约束条件三要素组成机械优化设计的数学模型。

20，试写出最常用的数据模型？层次型，网络型，关系型。

21，参数化绘图有何特点？参数化绘图使得设计图可以随着某些结构尺寸的修改和使用环境的变化，工作效率高。

缺点是：编程调试过程比较麻烦，工作量大。

程序完成，图形结构也就固定，若改变结构，只能修改程序。

22，如何将整体坐标系的单元刚度集成为总体刚度矩阵？（1）将一个有n个节点的结构，将总体刚度矩阵划分为n×n个子区间，然后按节点总码的顺序进行编码。