现代设计方法简答题

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1、现代设计方法简答题集1. 参数化绘图有何优点，常用的实现方法有那几种参数化绘图的优点是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而变化，工作效率高。常用的设计方法又：作图规则匹配法、几何作图局 部求解和辅助线作图法。2. 参数化绘图方法中的几何作图局部求解法的核心思想是：1）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；2）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；3）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。3. 什么是优化设计？简述优化设计的分类。答：优化设计亦称为最优化设计，它是以数学规划

2、理论为基础，以电子计算机为辅助工具的一种设计方法。宏观世界首先将设计按规定的格式建立数学模 型，并选择合适的优化方法，选择或编制计算机程序，然后通过电子计算机计算自动获得最优化设计方案。优化方法大体上可分为两类：（1）计算目标函数值，比较目标函数值，并以之作为抚今迭代、收敛根据的方法。（2）变量函数极值理论为基础利用目标函数的以性态，并以之作为寻优、迭代收敛根据的方法。4. 最常用的数据模型有那几种？其特点各是？1）层次性。指记录间是树型的组织结构。它体现了记录间的“一对多”的关系。具有结构简单。清晰的特点，适用于记录之间本身就存在一种自然的层次 关系，但是它难于处理记录之间的复杂关系。2）网

3、络型。指事物之间为网络的结构组织。它体现了记录之间的“多对多”的关系。网络型机构能处理事物 之间非常复杂的关系，但是模型结构也是极其复杂的3）关系型。它是以集合论中的“关系”的概念为理论基础，指把信息集合定义为一张二维的组织结 构，每一张二维表成为一个关系，表中的每一行为一个记录，每一列为数据项。关系型的模型结构组织比较简单但是能处理复杂的事物之间的联系。5. 什么是数据模型？常用的数据模型有哪三种？答：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。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

4、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，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。6. 线性规划与非线性规划有何区别？当目标函数F（x）和约束条件都是设计变量的线性函数时，列出这种数学模型并求解的过程，称为线性规划，只有一个公用算法，称为“单纯形法”。在所 有的优化模型中，线性规划应用的最广。如果目标函数F（x）和约束条件中有一个或多个是设计变量的非线性函数时，列出这种数学表达式并求解的过程， 称为非线性规划。解非线性规划问题有许多算法。7. 简述有限元分析结果的后处理后处理所显示的

5、结果主要有两类：意识结构的变形，另一类是应力和应变在结构中分布的情况。一般用结构的三维线框图，采用与结构不同的比例尺，放 大地显示其变形的情况，在受动载荷时，也可用动画显示其振动的形态。结构中应力、应变或唯一的分布用云图或等值线图来显示。&在现有的有限元分析程序中，其前处理程序一般包含哪些主要功能？1）单元的自动分割生成网格2）单元和节点的自动优化编码实现带宽最小。3）各节点坐标值确定4）可以使用图形系统显示单元分割情况。9. 在有限元分析中，对结构划分的单元数是否越多越好？为什么？答：不是。单元的数量取决于要求的精度、单元的尺寸和自由度数。虽然一般单元的数量越多精度越高，但也有一个界限，超过

6、这个值，精度的提高就不明显。10. 在有限元分析时,什么情况下适合选择一维、二维和三维单元?答：（1）当几何形状、材料性质及其它参数能用一个坐标描述时，选用一维单元；（2）当几何形状、材料性质及其它参数需要用两个相互独立的坐标描 述，选用二维单元；（3）当几何形状、材料性质及其它参数需要用三个相互独立的坐标描述，选用三维单元。11. 有限元分析过程中，如何决定单元数量？单元数量取决于要求的精度、单元的尺寸、以及自由度的数量，虽然，单元的数量越多精密度越高，但是也存在一个界限，超过这个值，精度的提高就不-完整版学习资料分享明显。单元数量大，自由度数也越大，计算机内存量有时会不够。12. 有限元分

7、析中，为什么要引入支撑条件？总体刚度矩阵K,它是节点力矢量F与节点位移矢量之间的转移矩阵，= 结构的总体刚度矩阵是一个奇异矩阵，她的逆矩阵不存在，因而 从式中无法求得各节点的位移矢量。因为，没有任何约束的结构运算是一个悬空结构，可以在空间做刚体运动。这时，即使各节点力矢量是已知的，各节 点位移矢量也不存在唯一确定的解。所以，还必须引入支撑条件。）总刚度矩阵具有对称性、可以大大减小所需内存量。13. 在有限元分析中，为什么要采用半带存储？ 1）单元尺寸越小，单元数越多，分析计算精度越高。单元数越多，当结构变量的几何形状、尺寸、载荷和约束条件14. 在有限元分析时，何为对称结构？一般如何处理？ 对

8、称于某一个平面（对平面问题对称于某一条直线），其结构内部的应力及位移必定也对称于该平面（线）则称之为对称结构。研究对称结构时，可沿对称面（线）将其切开，只吐吉构有两个相互垂直的对称面（线）时，可之研究其四分之一。15. 简述有限元分析过程中，求总体刚度矩阵的两种主要方法和特点1）直接根据总体刚度矩阵系数的定义分别求出它们，从而写出总体刚度矩阵，概念清晰，但是2）分别求出各单元的刚度矩阵，然后根据叠加原理，利用集成的方法，求出总体刚度矩阵。从单元刚度矩阵出发,16. 单元刚度矩阵所具有的共同特性是什么？解释产生这些特性的力学上的原因。单元刚度矩阵和总体刚度矩阵所具有的共同特性：对称性和奇异性具有

9、对称性是因为材料力学中的位移互等定理：对于一个构件，作用在点j的力引起i点的挠度等于同样大小的力作用在i点而引起j点的挠度。具有奇异性是因为单元或结构在没有约束之前，除本身产生弹性变形外，还可以做任意的刚体位移。17. CAD系统分类中的集中式主机系统有什么优缺点？优点：一个集中的数据库统一管理所有数据。缺点：1、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。2、当计算量过大时，系统响应 变慢，甚至于会出现个别终端等待现象18. 机械CAD支撑软件从功能上可分为哪三类？具体包括哪些软件？答：机械CAD支撑软件从功能上可分三类：第一类解决几何图形设计问题；第二类解决工程分析与计算问题

10、；第三类解决文档写作与生成问题。 具体包括：基本图形资源软件；二维绘图软件；几何造型软件；工程分析及计算软件；文档制作软件。19. CAD技术在机械工业中的应用主要有哪几方面？（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。20. 结合实际应用说明CAD工作过程？答：例如利用CAD设计一个零件的过程：（1）定义产品的几何模型，进行零件的形体设计，一般用实体造型的方法建立零件的立体图。（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（4）进行工程分析及计算（5）进行详细设计（6）编制全部设计文档，输出工程图。21. 什么是CAD?什么

11、是CAD系统？1） CAD是指人们在计算机软、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、输出的一种计算方法。2） 一般把应用于CAD作业的计算机（中、小型或微型计算机等）、软件（计算机的操作系统、图形支撑软件和专业应用软件等）以及外围设备（打印机和绘图仪 等），总称为CAD系统。22. 一个典型的CAD系统的硬件一般有那几部分组成？各部分的作用是什么？答：一个典型的CAD系统基本硬件组成，一般户主机、输入设备、输出设备和储存设备四部分组成。（1）中央处理器CPU是控制和指挥整个系统运行并执行实际运算、逻辑分析的装置，是系统的核心。（2）输入设备的主要作用是将

12、字符、平面或空间中.点的坐标输入计算机，其基本功能是“定位和“拾取”。“定位”是确定和控制光标在屏幕图形上的 位置，“拾取”是选取屏幕图形上的某一内容。常用的输入设备有：键盘（Keyboard）、光笔、数字化仪、图形扫描仪。（3）输出设备的作用是将CAD系统的计算结果输出到屏幕或者纸面上。常用的输出设备可以分为两大类：一是与图形输入设备相结合构成具有交互功能的-完整版学习资料分享可以快速生成和删改图形的显示设备；二是在纸或者其它介质上输出的可以永久保存图。（4）数据储存设备主要指外储存器，是用来储存大量的暂时不用而等待调用的程序和数据的装置。23. 为什么CAD系统大都釆用人机交互方式工作？答

13、：CAD不是完全的设计自动化。实践经验证明，完全的设计自动化是非常困难的。CAD是将人的主导性与创造性放在首位，同时充分发挥计算机的长处， 使二者有机的结合起来.从而提高设计质量、缩短设计周期，降低设计费用。因此，人机交流以及人机交互工作方式是CAD系统的显著特点24. 从硬件方面看，CAD系统大致可分为几种类型？每种类型的特点如何？1）集中式主机系统。该系统由一台集中大型机（或中型、小型机）与若干图形终端连接而成。有一个集中的数据库统一管理所有数据。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，甚至于会出现个别终端等待的现象。 2）分布式工程工作站

14、系统，工 程工作站系统本身就是一个独立的单独用户CAD系统。也可以一台主服务器为中心将若干台工程工作站或微机连成网络。这种CAD系统的图形功能强，速 度快，内存、外存容量大，是从事CAD课题的首选设备。 3）微型计算机系统。她的计25. CAD系统的软件可分为哪三类？其作用各是什么？1）系统软件。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，主要指操作系统和各种计算机语言。2）支撑软件。CAD支撑软件是指在CAD系统中，支撑用户进行CADI作的通用工具软件 3）专用应用软件是专门为适应用户特定使用条件需要而开发的软件26.与传统设计方法相比较CAD技术的主要特点有哪些？1）制图速度

15、快 2）图样格式统一，促进设计工作规范化、系列化和标准化 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，27.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。28. 在CAD系统中，常用的几何建模方法有哪几种？各有何特点？ 答：1）在CAD系统中，几何模型按其描述和存储内容的特征，可

16、分为线框几何模型、表面几何模型和实体几何模型三种。（2）线框几何模型：线框模型就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坐标 值来实现，线框模型完全适合于从任何方向输出三视图和透视图等。但是，由于线框模型只是用物体的棱边来代表形体的形状，因而它只反映出三维形体 的一部分形状信息，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或轮廓线等。也正因其简单，包含的信息量较小，所以它表达的形体有 时具有二义性。表面几何模型：表面几何模型是在线框模型的基拙上发展起来的。它除储存线框线段外，还储存各个外表面的几何描述信息。由于表面 模型描述了