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现代设计方法简答题

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。

8.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[Φ]之间的转移矩阵，[K][Φ]=[F]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。

13.在