第1章 绪论
1-1 试述设计的含义，工业产品设计具有哪些特征？
1-2 人类设计活动的发展经历了哪几个阶段？试述各阶段的基本特征。 1-3 传统设计与现代设计的区别有哪些？现代设计的主要特点表现在哪几方面？
1-4 简述现代设计理论和方法的主要组成部分及其特点。
1-5 简述现代产品设计的基本类型及特点，并说明现代产品设计的基本进程。 1-6 试述学习现代设计方法这门课程的意义与任务。
第2章 设计方法学
2-1 设计方法学研究的内容包括哪几方面？ 2-2何为创造性思维？试述创造性思维的基本特点。 2-3 创造才能包括哪些方面？常用的创造性技法有哪些？ 2-4 工程技术系统由哪几部分组成？处理对象是什么？ 2-5 什么是功能分析法？试述其用途。
2-6 试述运用系统化设计法进行原理方案设计的主要步骤。
2-7试将系统分析设计方法运用到家用自行车的设计上，完成系统功能抽象、功能分解和功能组合。
第4章 有限单元法
4-1以弹性力学位移法为例，阐述有限单元法的分析步骤及各步的根据。 4-2有一2m×1m矩形板，在二短边沿长轴方向受有强度为q的均布拉力，已知其弹性模量为E，泊桑比为0。试用有限单元法求解其变形和应力(2～4个单元)。 4-3 有限单元法作为一种数值方法，为保证其解答收敛于正确解，单元的位移模式应满足哪些条件？
4-4单元刚度矩阵的物理意义是什么？具有哪些主要特性？ 4-5 整体刚度矩阵的主要特性有哪些？ 4-6单元载荷移置的原则是什么？
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4-7 试对下图所示的液压油缸的有限元模型施加载荷和添加约束。
4-8程。
4-9 根据下图给出有限单元法计算时节点1和节点2的等效载荷，并试用子矩阵的形式写出总体刚度矩阵。
第5章 机械优化设计
5-1试阐述梯度法到变尺度法的发展思路 5-2试阐述坐标轮换法到POWELL法的发展思路
5-3试阐述内点惩罚函数法和外点惩罚函数法的计算思路。
5-4请用解析法求解f(X)=x1+2x1x2+3x2x3+x1x3+5x2+6x3优化问题的极值并判别是否为极小值。
2
5-5 试证：对于函数f(X)=4x12+x2−x12x2
222
(1) X∗=[0,0]T是极小值；
(2) X =[22,4]及X=[−2,4]是鞍点。
T
T
5-6一根长度为L的铁丝截成两段，一段弯成圆圈（直径为D），另一段弯成边长为X的正方形。问应以怎样的比例截断铁丝，才能使所截圆和方形面积之和为最大？请建模并求解。
5-7从直径为D的圆木中锯出矩形梁，选择矩形的长b和高h，使其抗弯强度(截面系数W=bh2/6)为最大。
5-8试用共轭方向法求解f(X)=x1+x2−8x1−4x2+20的最优解，初始点X0=[0,0]T 5-9对于优化问题
2
2
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2
min f(X)=1.5x12+0.5x2−x1x2−2x1
初始点X0=[−2,4]T，
(1) 用Powell共轭方向法求其极小值；
(2) 用BFGS变尺度法求其极小值，并用数值说明在极小点时矩阵A近似等于原目标函数Hessian矩阵。
5-10比较各种约束极值问题计算方法的优缺点。
第6章 机械可靠性设计
6-1 何为产品的可靠度和实效率？可靠度和失效率如何计算？二者之间有何关系？
6-2简述应力—强度分布干涉理论的内容，并解释在安全系数大于1的情况下为什么还会出现一定的不可靠度问题。
6-3某批电子器件有1000个，开始工作至500小时内有100个损坏，工作至1000小时共有300个损坏，该批电子器件1000小时的可靠度为多少？
k
6-4已知零件的剪切强度呈正态分布，且均值μδ=186MPa，标准差σδ=22MPa，而其承受的剪切应力呈指数分布，μS=1=127MPa，试计算零件的可靠度。 6-5某压力机的拉紧螺栓所承受的载荷及强度均呈对数正态分布，参数为：应力
=161MPa，Sσ=16MPa；强度σ
−1
λS
=195MPa，Sσ=15MPa，试计算零件的可靠度。
−1
6-6某零件的疲劳寿命呈对数正态分布，且其均值为μδ，标准值为σδ，求该零件的额定寿命和中位寿命。
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第1章 绪论
1-1 试述设计的含义，工业产品设计具有哪些特征？
1-2 人类设计活动的发展经历了哪几个阶段？试述各阶段的基本特征。 1-3 传统设计与现代设计的区别有哪些？现代设计的主要特点表现在哪几方面？
1-4 简述现代设计理论和方法的主要组成部分及其特点。
1-5 简述现代产品设计的基本类型及特点，并说明现代产品设计的基本进程。 1-6 试述学习现代设计方法这门课程的意义与任务。
第2章 设计方法学
2-1 设计方法学研究的内容包括哪几方面？ 2-2何为创造性思维？试述创造性思维的基本特点。 2-3 创造才能包括哪些方面？常用的创造性技法有哪些？ 2-4 工程技术系统由哪几部分组成？处理对象是什么？ 2-5 什么是功能分析法？试述其用途。
2-6 试述运用系统化设计法进行原理方案设计的主要步骤。
2-7试将系统分析设计方法运用到家用自行车的设计上，完成系统功能抽象、功能分解和功能组合。
第4章 有限单元法
4-1以弹性力学位移法为例，阐述有限单元法的分析步骤及各步的根据。 4-2有一2m×1m矩形板，在二短边沿长轴方向受有强度为q的均布拉力，已知其弹性模量为E，泊桑比为0。试用有限单元法求解其变形和应力(2～4个单元)。 4-3 有限单元法作为一种数值方法，为保证其解答收敛于正确解，单元的位移模式应满足哪些条件？
4-4单元刚度矩阵的物理意义是什么？具有哪些主要特性？ 4-5 整体刚度矩阵的主要特性有哪些？ 4-6单元载荷移置的原则是什么？
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4-7 试对下图所示的液压油缸的有限元模型施加载荷和添加约束。
4-8程。
4-9 根据下图给出有限单元法计算时节点1和节点2的等效载荷，并试用子矩阵的形式写出总体刚度矩阵。
第5章 机械优化设计
5-1试阐述梯度法到变尺度法的发展思路 5-2试阐述坐标轮换法到POWELL法的发展思路
5-3试阐述内点惩罚函数法和外点惩罚函数法的计算思路。
5-4请用解析法求解f(X)=x1+2x1x2+3x2x3+x1x3+5x2+6x3优化问题的极值并判别是否为极小值。
2
5-5 试证：对于函数f(X)=4x12+x2−x12x2
222
(1) X∗=[0,0]T是极小值；
(2) X =[22,4]及X=[−2,4]是鞍点。
T
T
5-6一根长度为L的铁丝截成两段，一段弯成圆圈（直径为D），另一段弯成边长为X的正方形。问应以怎样的比例截断铁丝，才能使所截圆和方形面积之和为最大？请建模并求解。
5-7从直径为D的圆木中锯出矩形梁，选择矩形的长b和高h，使其抗弯强度(截面系数W=bh2/6)为最大。
5-8试用共轭方向法求解f(X)=x1+x2−8x1−4x2+20的最优解，初始点X0=[0,0]T 5-9对于优化问题
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min f(X)=1.5x12+0.5x2−x1x2−2x1
初始点X0=[−2,4]T，
(1) 用Powell共轭方向法求其极小值；
(2) 用BFGS变尺度法求其极小值，并用数值说明在极小点时矩阵A近似等于原目标函数Hessian矩阵。
5-10比较各种约束极值问题计算方法的优缺点。
第6章 机械可靠性设计
6-1 何为产品的可靠度和实效率？可靠度和失效率如何计算？二者之间有何关系？
6-2简述应力—强度分布干涉理论的内容，并解释在安全系数大于1的情况下为什么还会出现一定的不可靠度问题。
6-3某批电子器件有1000个，开始工作至500小时内有100个损坏，工作至1000小时共有300个损坏，该批电子器件1000小时的可靠度为多少？
k
6-4已知零件的剪切强度呈正态分布，且均值μδ=186MPa，标准差σδ=22MPa，而其承受的剪切应力呈指数分布，μS=1=127MPa，试计算零件的可靠度。 6-5某压力机的拉紧螺栓所承受的载荷及强度均呈对数正态分布，参数为：应力
=161MPa，Sσ=16MPa；强度σ
−1
λS
=195MPa，Sσ=15MPa，试计算零件的可靠度。
−1
6-6某零件的疲劳寿命呈对数正态分布，且其均值为μδ，标准值为σδ，求该零件的额定寿命和中位寿命。
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