现代设计方法试卷 1A(答案)

山东科技大学2006 — 2007 学年第 一 学期

《现代设计方法》考试试卷（A卷）答案

班级：机设03-1、2、3、4、5、6、7 任课教师：陈修龙、魏军英、

韩善灵

一、填空题（每空1分，共25分）

1、直觉设计阶段，经验设计阶段，半理论半经验设计阶段，现代设计阶段。

2、静态分析，近似计算，经验设计，手工劳动。

3、继承关系，共存与突破的关系。

4、设计对象，设计过程及程序，设计思维，设计评价，设计信息管理，现代设计理论与方法的应用。

5、开发性设计，适应性设计，变型设计。

6、等分配法，按相对失效率比分配，AGREE分配法。

7、连续体离散化，单元分析，整体分析。

二、简答题（共35分）

1、(6分)

答：（1）实用性特征；（2分）

（2）科学性特征；（2分）

（3）艺术性特征；（2分）

2、（10分）

答：机械产品设计进程一般可分为产品规划、原理方案设计、技术设计和施工设计四个阶段。（2分）

（1）产品规划阶段；该阶段就是进行待开发产品的需求分析、市场预测、可行性分析，确定设计参数及制约的条件，最后提出详细的设计任务书，作为设计、评价和决策的依据。（2分）

（2）原理方案设计阶段；原理方案设计就是新产品的功能原理设计。（2分）

（3）技术设计阶段；该阶段的主要任务是将已确定的产品的功能原理方案具体化为装置及零件的合理结构。（2分）

（4）施工设计阶段。把技术设计的结果变成施工的技术文件。（2分）

3、（11分）

答：故障树分析亦称失效树分析，是一种可靠性、安全性分析和风险评价方法。它通过对可能造成系统故障的各种原因进行分析，由总体至部分按倒立树状逐级细化分析，画出逻辑框图，从而确定系统故障原因的各种可能组合方式或其发生概率。（3分）

特点：（1）故障树是一种图形演绎法、直观、形象；（2分）

（2）不仅可以对系统可靠性和安全性进行定性和定量分析，而且可以找出

系统的全部可能失效状态；（2分）

（3）需花费大量的人力、时间、软件方法发展迅速；（2分）

（4）通过分析过程，可以加深对系统的理解和熟悉程度，从而找出系统的

薄弱环节。（2分）

4、（8分）

答：有限元法是以计算机为工具的一种现代数值计算方法（1分），其实质是通过两次近似将具有无限多个自由度的连续体转化为只有有限个自由度的单元集合体，使问题简化为数值求解的结构问题（3分）。第一次近似为单元划分，精确的边界被离散为简单的边界，连续的物体被离散为一系列只有结点相连的单元（2分）。第二次近似为真实复杂的位移分布被近似表示为简单函数描述的位移分布（2分）。

三、计算题（共40分）

1、（12分）

解：

(1)确定评价目标，建立评价目标矩阵为

Z [z1z2z3z4z5z6z7]

[计时防水防磁防震夜光外观成本]

………………………………………………1分

(2)确定各评价目标加权系数

G [g1g2g3g4g5g6g7]

[0.30.10.050.10.050.20.2]

…………………………………………………1分

(3)根据各评价目标的评分结果写出评价目标评分值矩阵

w1 9889099 8788777 W w2 w3 77870910

…………………………………………………4分

(4)求加权分值矩阵，计算各方案分值

0.3 0.1 9889099 0.05 8.4 0.1 7.45 R WGT 8788777 77870910 0.05 7.7 0.2 0.2

…………………………………………………5分

(5)评选最优方案

RT R1R2R3 8.47.457.7 (R1 R2 R3)

所以方案1为最佳方案。

…………………………………………………1分

2、（8分）

解：设货箱的长、宽、高分别为x1，x2，x3，则所用钢板量与货箱的表面积成正比，如货箱不带上盖，则

目标函数为minf(X) x1x2 2(x1x3 x2x3) （4分） 约束条件为

s.t. h1(X) x1x2x3 8 0（1分）

g1(X) 4.0 x1 0（1分）

g2(X) x2 0（1分） g3(X) x3 0（1分） 所以其数学模型为

minf(X) x1x2 2(x1x3 x2x3) s.t. h1(X) x1x2x3 8 0

g1(X) 4.0 x1 0

g2(X) x2 0 g3(X) x3 0

3、（12分）

解：

第一次缩小区间：

x1 0 0.382 (2 0) 0.764，f1 0.282

x2 0 0.618 (2 0) 1.236，f2 2.72

……………………………………………………3分 由于f1 f2，故新区间[a,b] [a,x2] [0,1.236]。

……………………………………………………3分 第二次缩小区间：

令x2 x1 0.764，f2 f1 0.282

x1 0 0.382 (1.236 0) 0.472，f1 0.427

……………………………………………………3分

由于f1 f2，故新区间[a,b] [x1,b] [0.472,1.236]。

……………………………………………………3分

4、（8分）

n解：对于串联系统，有R R串 ……………3分

所以 R串 R1/n R1/3…………………………1分

对于并联系统，有R 1 (1 R并)n……………3分

所以 R并 1 (1 R)1/3 ……………1分

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