现代设计方法学-试题

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1、2010/2011学年第二学期末考试试题课程名称现代设计方法使用班级：08020241总分得分一、《现代设计方法》学习体会（共20分）经过对《现代设计方法》半个学期的学习，我们从中学到了以前曾经接触但从未深究过的知识层面。初中、高中、大一大二学过相关的数学知识都涉及到了现代设计方法学中的内容，但是也只是提及到一些表皮的知识，可在这本帖中，此类的知识有了更加系统化的阐述。什么是最优化设计，什么是可靠性设计等等内容都山老师给了我们详细的讲解，让我们受益匪浅。以下是我对《现代设计方法》学的学习体会：现代设计方法是以研究产品设计为对象的科学，它以电子计算机

2、为工具，运用工程设计的新理论和新方法，使计算机结果达到精确化和最优化，使设计过程达到高效化和自动化。现在设计方法是传统设计方法的延伸和发展，是人们把相关科学技术综合运用于设计领域的产物，它使传统设计方法发生了质的变化。现代设计方法与传统设计方法相比，主要完成了以下几个方面的转变：（1）产品设计日标的最优化；（2）产品结构分析的定量精确化；（3）产品质量分析的可靠性化;（4）产品工况分析的动态化；（5）产品设计过程的高效化和H动化。在现代设计方法学屮，设计方法-•般可以包括I•几种具体方法。其屮应用较为广泛、成熟和实用的主要用于产品设计分析计算的四种

3、方法是：1、最优化设计：内容主要包括优化设计的数学模型、优化设计的数学基础、优化设计的数值迭代计算法和迭代计算的终止准则；优化设计的一维搜索方法；无约束优化设计中的直接法和间接法；约束优化设计的直接法和间接法；最后还介绍了优化设计中经常遇到的若干问题的处理方法。2、可靠性设计：内容主要包括可靠性设计的基本概念和特点；可靠性设计中常常的评价指标和分布函数：应力-强度干预理论和零部件的对靠性计算方法；系统的基本概念、系统的町靠性预测和可靠性分配；系统的故障分析。3、有限元法：内容主要包括有限元法的基木概念；有限元法求解问题的基木步骤；平面钢架结构分析的

4、有限元方法；弹性力学平面问题的有限元法；三棱圆环单元及等参数单元的刚度矩阵的建立。4、动态设计：内容主要包括动态设计的基木概念；动态分析中常用的建模方法，包括有限元建模法、传递矩阵建模法和实验建模法。产品的质量和经济效益取决于设计、制造和管理的综合水平，而产品设计则是关键。没冇高质量的设计，就不可能冇高质量的产品，而要达到高质量的设计，就必须采用先进的设计方法和手段。因此，掌握先进的设计方法和手段是完成高质量设计的关键。得分二、查找2008-2011年文献，列举4种现代设计方法（最优化设计、可靠性设计、有限元法、动态设计）应用实例（各2例），并简要

5、介绍每个实例涉及的数学方法、设计思想及应用效果。（共80分）最优化设计：例一：朱哲1,张成2,淡勇1复朵载荷作用下椭圆封头-接管连接结构的最优化设计西安石汕人学学报（B然科学版）2009.24（5）:78-81摘要：为了设计化工容器上常见的椭鬪封头/接管连接结构，根据设计条件提出了3种结构设计方案。采用有限元法，运用ANSYS软件进行结构应力计算，得到了3种结构的应力分布。通过对结构强度、结构的经济性和加工简便性的综介分析，给出了一个最佳的椭鬪封头的连接加强结构。例二夏锋社，朱哲，淡勇髙压容辭筒体结构的最优化设计西安石汕大学学报（B然科学版）201

6、0.25（1）：81-82摘要：针对高压容器筒体结构尺寸的设计，应用最优化设计理论，建立了高压容器筒体结构尺寸的优化数学模型，采用TurboC语言编制了优化设计程序，获得了确定高压容器简体结构尺寸的便捷、可靠的优化设计方法。最后，把所建立的优化设计方法用于2台高压容器筒体的设计，设计结果显示，采用本文的设计方法,能使容器在满足操作工艺要求和机械强度的前提卜•，用材较少，成本较低。可靠性设计：例一：龚小平1,刘毅静1,崔利杰2圆柱螺旋弹费可靠性优化设计空军工程人学学报伯然科学版)2010,11(2)：78-8,0摘要：首先分析了閲柱螺旋弹簧静强度和疲

7、劳强度町靠性模型建立方法,推导了其可靠性计算的公式和应力强度的分布形式。其次为充分发挥零件材料的效能同时又要考虑到零件的可靠性指标，以圆柱螺旋弹费的质量为优化的目标函数，利用机械可靠性设计和机械最优化设计方法，在弹簧常规约束和可靠性约束基础上，建立了可靠性优化设计计算模型。最后，结合优化工具和上述优化模型对具体实例进行了应用计算，并分析对比了可靠性优化设计和常规优化设计的结果,说明所提可靠性优化设计方法实用、可靠，能授大程度地满足设计要求。例二穆慧娜，焦清介，温玉全,輩海平基于可靠性指标变换的机械能激发火工品可靠性设计方法北京理工大学学报2008,

8、28(6)：479-495摘要:为了兼顾火工品发火可靠性和安全性,提出了一种基于可靠性指标变换的可靠性设计方法.该方法根据