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简答题

1.现代设计与传统设计方法相比，具有哪些转变

产品结构分析的定量化，产品工况分析的动态化，产品质量分析的可靠性化，产品设计结果的最优化，产品设计过程的高效化和自动化。

2.试论述现代设计方法与传统设计方法的区别

传统设计：以经验总结为基础，运用力学和数学而形成的经验、公式、图表、设计手册等作为设计的依据，通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计。传统设计方法基本上是一种以静态分析、近似计算、经验设计、手工劳动为特征的设计方法现代设计：是一种基于知识的，以动态分析、精确计算、优化设计和CAD为特征的设计方法。

3.可靠性设计与传统设计方法相比具有哪些特点

传统设计方法是将安全系数作为衡量安全与否的指标，但安全系数的大小并没有同可靠度直接挂钩，这就有很大的盲目性。可靠性设计与之不同，它强调在设计阶段就把可靠度直接引进到零件中去，即由设计直接确定固有的可靠度传统设计方法是把设计变量视为确定性的单值变量并通过确定性的函数进行运算，而可靠性设计则把设计变量视为随机变量并运用随机方法对设计变量进行描述和运算在可靠性设计中，由于应力s和强度F都是随机变量，所以判断一个零件是否安全可靠，就以强度F大于应力s的概率大小来表示，这就是可靠度指标。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与发展。在某种意义上，也可以认为可靠性设计只是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。

4.可靠性的有以下重要意义

可以防止故障和事故的发生；能使产品总的费用降低；可以减少停机时间，提高产品可用率；可以改善企业信誉，增强竞争力，扩大产品销路，从而提高经济效益；可以减少产品责任赔偿案件的发生，以及其他处理产品事故费用的支出，避免不必要的经济损失。

5.可靠性设计包括哪些内容，各有什么方法？

根据产品的设计要求，确定所采用的可靠性指标及其量值。

进行可靠性预测。可靠性预测是指：在设计开始时，运用以往的可靠性数据资料计算机械系统可靠性的特征量，并进行详细设计。在不同的阶段，系统的可靠性预测要反复进行多次。

对可靠性指标进行合理的分配。首先，将系统可靠性指标分配到各子系统，并与个子系统能达到的指标相比较，判断是否需要改进设计。然后，再把改进设计后的可靠性指标分配到各子系统。按照同样的方法，进而把各子系统分配到的可靠性指标分配到各个零件。把规定的可靠度直接设计到零件中去

6.系统的可靠分配按分配原则不同，有哪些分配方法？各自分配原则是什么？

系统的可靠度分配方法有：等同分配法、加权分配法和动态规划最优分配法。等同分配法按系统中各元件的可靠相等的原则进行可靠度分配。加权分配法按各子系统在整个系统中的重要度以及各子系统的复杂度作为权重的原则来分配可靠度。动态规划最优分配法可以把系统的成本等因素为最小作为目标函数，而把可靠度不小于某给定值作为约束条件的原则分配可靠度；也可以把系统的可靠度尽可能大作为目标函数分配可靠度。

7.机械系统可靠度分配一般遵循哪些原则

技术水平：对技术成熟的单元，能够保证实现较高的可靠性，或预期投入使用时可靠性可有把握地增长到较高水平，则可分配给较高的可靠度复杂程度：对较简单的单元，组成该单元零部件数量少，组装容易保证质量或故障后易于修复，则可分配给较高的可靠度重要程度：对重要的单元，该单元失效将产生严重的后果，或该单元失效常会导致全系统失效，则应分配给较高的可靠度任务情况：对整个任务时间内均需连续工作以及工作条件严酷，难以保证很高可靠性的单元，则应分配给较低的可靠度。

8.试比较约束优化和无约束优化之间的区间和联系

无约束优化对于设计变量没有限制，有哪些信誉好的足球投注网站空间内的点都是可行解，而约束优化则有限制条件，只有在可行域内的点才是可行解。无约束优化是约束优化的基础，通过罚函数的方法可以将约束优化问题化为无约束优化问题求解。

9.现代产品的设计类型

开发性设计，用新科学技术进行新产品的设计；适应性设计，对产品局部变更，使其更广泛地适应使用要求的设计；变型设计，改变现有产品的结构配置和尺寸，满足不同要求的使其。

10.有限元的基本思想

是把连续的几何机构离散成有限个单元，并在每一个单元中设定有限个节点，从而将连续体看作仅在节点处相连接的一组单元的集合体，同时选定场函数的节点值作为基本未知量并在每一单元中假设一个近似插值函数以表示单元中场函数的分布规律，再建立用于求解节点未知量的有限元方程组，从而将一个连续域中的无限自由度问题转化为离散域中的有限自由度问题。求解得到节点值后就可以通过设定的插值函数确定单元上以至个集合体上的场函数。对每个单元，选取适当的插值函数，使得该函数在子域内部、在子域分界面上以及子域与外界面上都满足一定的条件。单元组合体在已知外