سوالات امتحانی درس کاربرد نرم‌افزار در صنعت خودرو

توجه: آزمون این درس از ۳ قسمت پروژه که در طول ترم انجام می‌شود، آزمون عملی پایان ترم و آزمون کتبی پایان ترم تشکیل می‌شود. در اینجا فقط سوالات آزمون کتبی پایان ترم آورده شده است.

---

سوالات امتحان تئوری پایان ترم درس کاربرد نرم‌افزار در خودرو

قسمت اول: نرم افزار ANSYS

 1. ارتباط بین اندازه المان‌ها در مرحله Meshing و دقت حل را با کمک یک منحنی بیان کنید. در عمل چگونه تعداد المان‌های مورد نیاز تعیین می‌شود.

قسمت دوم: نرم افزار Simulink

 2. یک سیستم جرم- فنر- میراگر دارای معادله دیفرانسیل مرتبه دومی به فرم

 m*d2x/dt2+c*dx/dt+k*x=f(t)

است. فرض کنید که m=2 ، c=0.7، k=1 و تمامی شرایط اولیه برابر با صفر باشد. f(t) یک نیم موج سینوسی با شکل و شرایط زمانی مطابق شکل زیر می‌باشد که به سیستم اثر می‌کند. مدلی تهیه کنید که منحنی مکان-زمان جرم را در پاسخ به f(t) رسم کند. (تمامی بلوک‌های لازم، ارتباط مناسب بین آنها، و پارامترهای مرتبط به هر‌یک از بلوک‌ها را کاملاً مشخص کنید. به خصوص به نیم‌موج و تعیین پارامترهایی که این نیم‌موج را تولید کند دقت ویژه کنید.)

قسمت سوم: نرم افزار Matlab و جعبه ابزار Symbolic Math

3. اسکریپتی (برنامه‌) بنویسید که پوسته‌ی به معادله

 z=sin(1/sqrt(x^2+y^2))

را در فضای ۳ بعدی در محدوده‌ی

-2<=y<=2 , -2<=x<=2

 رسم کند.

4. اسکریپت‌های لازم را برای حصول پاسخ تحلیلی (Symbolic) مسائل زیر بنویسید.

الف) معادله دیفرانسیل:
 

(x-1)^2+(y-1)^2=R^2

y=sin^2(x/4)

5. بر روی تیر یک‌سرگیرداری (طره‌دار) به طول L=3، بار گسترده‌ای به معادله

 w=cos^2(pi/3*x)

اثر می‌کند. کدهایی بنویسید که منحنی‌های نیروی برشی و ممان خمشی تیر را رسم کند. تمامی واحدها در دستگاه SI است.

پیروز باشید،
داودی

---

سوالات امتحان تئوری پایان ترم درس کاربرد کاربرد نرم‌افزارهای رایانه‌ای در آموزش 

قسمت اول: نرم افزار ANSYS

 1. تفاوت بین دو شیوه‌ی Free و Mapped در Meshing چیست؟ با کمک دو شکل ساده نشان دهید.

قسمت دوم: نرم افزار Simulink

 2. یک سیستم جرم- فنر- میراگر دارای معادله دیفرانسیل مرتبه دومی به فرم

m*d2x/dt2+c*dx/dt+k*x=f(t)

است. فرض کنید که m=1 ، c=0.5، k=0.4 و تمامی شرایط اولیه برابر با صفر باشد. f(t) یک موج پله‌ای با شکل و شرایط زمانی مطابق شکل زیر می‌باشد که به سیستم اثر می‌کند. مدلی تهیه کنید که منحنی مکان-زمان جرم را در پاسخ به f(t) رسم کند. (تمامی بلوک‌های لازم، ارتباط مناسب بین آنها، و پارامترهای مرتبط به هر‌یک از بلوک‌ها را کاملاً مشخص کنید. به خصوص به شکل موج پله‌ای و تعیین پارامترهایی که این ‌موج را تولید کند دقت ویژه کنید.)
 

قسمت سوم: نرم افزار Matlab و جعبه ابزار Symbolic Math

3. برنامه‌ای بنویسید که:
الف) ریشه‌‌ی معادله زیر را بیابد.

ب) منحنی معادله فوق را رسم کند و ریشه یافت شده را روی این منحنی با کمک یک ستاره قرمز رنگ به طور مشخص نمایش دهد.

x³-10x²+3x-10=0
 

4. کدهای لازم را برای حصول پاسخ تحلیلی (Symbolic) مسائل زیر بنویسید.

الف) معادله دیفرانسیل:

ب) Int(Int(3x^2+2y^3)dx)dy

5. دو سهمی p1 و p2 به معادلات زیر همدیگر را در نقاط A و B قطع می‌کنند. با استفاده از قابلیت Symbolic، کدهای لازم را برای یافتن مختصات نقاط تقاطع بنویسید.

p1: y=x^2

p2: y=-x^2+3

پیروز باشید،
داودی

---

سوالات امتحان تئوری پایان ترم درس کاربرد نرم‌افزار در خودرو

قسمت اول: نرم افزار ANSYS

 1. تقسیم بندی کلی انواع المان‌های موجود در کتابخانه نرم‌افزارANSYS (از نظر تعداد بُعد در فضا) و توسعه هر گروه این تقسیم‌بندی را بیان کنید.  سپس توضیح دهید که چگونه المان‌های توسعه‌یافته هر گروه از این تقسیم‌بندی، امکان حل با دقت بالاتر را میسر می‌سازند.

قسمت دوم: نرم افزار Simulink

 2. خودرویی به جرم m=1000 kg با سرعت ثابت V0=30 m/s روی سطح افقی در حال حرکت است. در لحظه‌ t=4 s راننده پایش را بر پدال ترمز می‌گذارد و آرام ـ آرام پدال را بیشتر می‌فشارد. نیروی ترمزی طبق رابطه F=50 t (بر حسب نیوتون) از طرف سیستم ترمز بر خودرو وارد می‌شود. علاوه‌بر آن، برایند نیروهای اصطکاکی با رابطه R=b.V2 مشخص می‌شود که در آن b ضریب ثابت و معادل b=20 NS2/m2 و V سرعت پیشروی است. با استفاده از نرم‌افزار Simulink منحنی سرعت-زمان خودرو مذکور را به دست آورید.  (تمامی بلوک‌های لازم، ارتباط مناسب بین آنها، و پارامترهای مرتبط به هر‌یک را کاملاً مشخص کنید.)

قسمت سوم: نرم افزار Matlab و جعبه ابزار Symbolic Math

3. الف) در Matlab  چه دستوری امکان حل سریع یک معادله با فرم AX=B را می‌دهد؟ ب) دستگاه معادلات خطی زیر را برای حل در Matlab کد کنید.  جواب نهایی را در ماتریسی به نام RSLT  ذخیره کنید.

x1+x2+x3=6

3x1-2x2-x3=-4

-x1+3x2+4x3=17

4. کدهای لازم  را برای حل مسائل زیر بنویسید.

الف)

ب) Int(Int(3x^2+2y^3)dx)dy

5. دایره C و منحنی L به معادلات زیر یکدیگر را در نقاط A و B قطع می‌کنند.  با استفاده از قابلیت Symbolic، کدهای لازم را برای یافتن مختصات نقاط تقاطع بنویسید. (پاسخ به صورت تابعی از R خواهد بود).

C: (x-1)^2 + (y-2)^2=R^2

L: y=x^2/3+4

پیروز باشید،
داودی

---

سوالات امتحان تئوری پایان ترم درس کاربرد نرم‌افزار در خودرو (

قسمت اول: نرم افزار ANSYS

 1. برای ایجاد و تعریف هندسه یک مدل در برنامه ANSYS دو روش کلی وجود دارد.  هر یک را به اختصار شرح دهید، ویژگی‌ها، مزایا، معایب و تفاوت‌های روش‌ها نام‌برده و معیار انتخاب هر یک از آنها را بیان کنید.

قسمت دوم: نرم افزار Simulink

 2. خودرویی به جرم m=850kg از حال سکون روی سطح افقی شروع به حرکت می‌کند. نیروی موثر جلوبرنده خودرو F=500N است. برایند نیروهای اصطکاکی با رابطه R=b.V2 مشخص می‌شود که در آن b ضریب ثابت و معادل b=50NS/m و V سرعت پیشروی است. با استفاده از نرم‌افزار Simulink منحنی سرعت-زمان خودرو مذکور را به دست آورید.

 (تمامی بلوک‌های لازم، ارتباط مناسب بین آنها، و پارامترهای مرتبط به هر‌یک را کاملاً مشخص کنید.)

قسمت سوم: نرم افزار Matlab

3. جملات زیر را که در مورد Matlab است با انتخاب گزینه مناسب کامل کنید:

الف) ابعاد و اندازه آرایه‌ها (Array) را پس از تعریف …… تغییر داد.  (¨می‌توان / ¨نمی‌توان)

ب) از «؛» (Semicolon) برای کدام موارد استفاده می‌شود (ممکن است بیش از ۱ مورد جواب درست باشد)؟
¨چاپ نکردن خروجی / ¨مجزا کردن سطور یک ماتریس / ¨معکوس کردن یک ماتریس / ¨نوشتن چند دستور در یک خط / ¨همه‌ی موارد مذکور

ج) فرق بین دو دستور format short  و format long چیست؟ با یک مثال توضیح دهید.

4. الف) تئوری حل دستگاه معادلات خطی AX=B چیست؟ ب) در Matlab  چه دستوری امکان حل سریع یک معادله با فرم مورد بحث را می‌دهد؟  ج) دستگاه معادلات خطی زیر را برای حل در Matlab کد کنید. جواب نهایی را در ماتریسی به نام RSLT  ذخیره کنید.

X₁+X₂+X₃=6
3X₁-2X₂-X₃=-4
-X₁+3X₂+4X₃=17

5. کدهای لازم  را در Matlab برای حل معادله دیفرانسیل زیر بنویسید.

dy/dt = (t³ -2y)/t  ,  1<=t<=3,   y_(t=1) = 4

 6. با استفاده از قابلیت Symbolic در نرم افزار Matlab، کدهای لازم را برای یافتن مختصات نقاط تقاطع دایره C و خط L به معادلات زیر بنویسید. (پاسخ به صورت تابعی از R خواهد بود).

C: (x-2)² + (y-1)² = R²
L: y = x/3 + 1

پیروز باشید،
داودی

---

سوالات امتحان تئوری پایان ترم درس کاربرد نرم‌افزار در خودرو 

توجه: ابتدا این قسمت را با دقت بخوانید. عدم رعایت هر یک مورد، ۱ نمره منفی در پی خواهد داشت. در ابتدا نام و نام‌خانوادگی و شماره دانشجویی خود را بالای تمامی صفحات برگه‌های برگه‌های سوال، پاسخ‌نامه، چرک‌نویس و فرمول‌ها بنویسید. هرگونه مبادله اعم از برگه سوال، پاسخ‌نامه، ماشین‌حساب، برگه فرمول‌ها، چرک‌نویس و... اکیدا ممنوع است. برگه‌های سوال، چرک‌نویس و فرمول‌های خود را در بین صفحات پاسخ‌نامه قرارداده و همگی را یکجا تحویل دهید. به هیچ سوالی پاسخ داده نمی‌شود، زیرا درک صحیح سوال خود قسمتی از سوال است.
توصیه: شرح سوالات را کامل و با دقت و تا انتها بخوانید. سعی کنید منظم بنویسید؛ به خاطر داشته باشید که شخص دیگری باید بتواند آنچه را که شما نوشته‌اید بخواند و بفهمد. وقت خود را مدیریت کرده، زمان بیش‌از اندازه برای یک سوال صرف نکنید. این امتحان شامل 5 سوال است.
بارم: سوال ۱ تا ۴ هرکدام ۲ نمره، و سوال ۵، ۳ نمره دارند، جمعا 11 نمره. (بقیه نمره: امتحان عملی و فعالیت‌های کلاسی)
 

1. الف) NaN چیست؟ مثالی بزنید؟ چه کاربردی در MATLAB دارد؟

ب) ماتریس b را در نظر بگیرید.

b =
[4 3
2 1]

نتیجه هر یک از دستورات زیر در MATLAB چیست؟ (خروجی برنامه را بنویسید.)

1. c=[b,2*b;b^2,b.^2;b*b',b.*b] 2. size(c)
3. diff (c) 4. d=c(3:4,3:4)
5. d(1,2)=[] 6. d(2)=[]
7. e=sum(diag(fliplr(b))) 8. f=b(:,[2 1])
 

2. سیستم تعلیق یک چرخ منفردِ روبات کوچکی که شامل یک فنر k، یک دمپر c، و جرم متمرکز m می‌باشد در حرکت روی یک سطح افقی به اختلاف سطح پله‌ای به اندازه y=+2cm برخورد و عبور می‌کند. با فرض اینکه سیستم مذکور را بتوان با معادله مدل کرد، با استفاده از نرم‌افزار SIMULINK منحنی مکان جرم (پاسخ عکس‌العمل) سیستم مذکور را به دست آورید. (بزرگی کمیات در SI چنین است: m=0.75, k=2.00, c=0.50)
(تمامی بلوک‌های لازم، ارتباط مناسب بین آنها، و پارامترهای مرتبط به هر‌یک را کاملاً مشخص کنید.)

3. در برنامه ANSYS تفاوت تحلیل‌های وابسته به زمان و تحلیل‌های مستقل از زمان چیست؟ با ذکر حداقل یک مثال در هر مورد تفاوت‌های اساسی این دو روش را به خصوص در دو مرحله‌ی کد‌نویسی و دریافت نتایج بیان فرمایید.


4. تمامی کدهای لازم را برای حل دستگاه معادلات خطی زیر در MATLAB بنویسید. جواب نهایی را در ماتریسی به نام RSLT ذخیره کنید.


5. M فایلی در MATLAB بنویسید که منحنی ممان خمشی تیر شکل زیر را در تمام طول تیر رسم کند. از وزن تیر صرفنظر کنید. شکل را نام‌گذاری کرده، محورهای افقی و قائم آن را برچسب مناسب بزنید.
(اگر به هر داده‌‌ی اضافه‌ای نیاز دارید، مقدار آن را به دلخواه انتخاب، به روشنی متغیر و مقدار آن را مشخص، و سپس از آن استفاده کنید.)


پیروز باشید،
داودی
 

---

سوالات امتحان تئوری پایان ترم درس کاربرد نرم‌افزار در خودرو (28-3-1387)

توجه: ابتدا این قسمت را با دقت بخوانید. عدم رعایت هر یک مورد، ۱ نمره منفی در پی خواهد داشت. در ابتدا نام و نام‌خانوادگی و شماره دانشجویی خود را بالای تمامی صفحات برگه‌های برگه‌های سوال، پاسخ‌نامه، چرک‌نویس و فرمول‌ها بنویسید. هرگونه مبادله اعم از برگه سوال، پاسخ‌نامه، ماشین‌حساب، برگه فرمول‌ها، چرک‌نویس و... اکیدا ممنوع است. برگه‌های سوال، چرک‌نویس و فرمول‌های خود را در بین صفحات پاسخ‌نامه قرارداده و همگی را یکجا تحویل دهید. به هیچ سوالی پاسخ داده نمی‌شود، زیرا درک صحیح سوال خود قسمتی از سوال است.
توصیه: خونسردی خود را حفظ کنید. شرح سوالات را کامل و با دقت و تا انتها بخوانید. سعی کنید منظم بنویسید؛ به خاطر داشته باشید که شخص دیگری باید بتواند آنچه را که شما نوشته‌اید بخواند و بفهمد. در صورت تمایل، می‌توانید از مداد استفاده کنید. وقت خود را مدیریت کرده، زمان بیش‌از اندازه برای یک سوال صرف نکنید. این امتحان شامل 5 سوال است.
بارم: سوال ۱ تا ۴ هرکدام ۲ نمره، و سوال ۵، ۳ نمره دارند، جمعا 11 نمره. (بقیه نمره: امتحان عملی و فعالیت‌های کلاسی)

1. جملات زیر را که در مورد MATLAB است با انتخاب گزینه مناسب کامل کنید:
الف) ابعاد و اندازه آرایه‌ها (Array) را پس از تعریف …… تغییر داد. (•می‌توان / •نمی‌توان)
ب) از «؛» (Semicolon) برای کدام موارد استفاده می‌شود (ممکن است بیش از ۱ مورد جواب درست باشد)؟ •چاپ نکردن خروجی / •مجزا کردن سطور یک ماتریس / •معکوس کردن یک ماتریس / •نوشتن چند دستور در یک خط / •همه‌ی موارد مذکور
ج) فرق بین دو دستور format short و format long چیست؟ با یک مثال توضیح دهید.
د) NaN چیست؟ مثالی بزنید؟ چه کاربردی در MATLAB دارد؟

2. ماتریس b را در نظر بگیرید.

b =
[1 3
2 4]

نتیجه هر یک از دستورات زیر در MATLAB چیست؟

1. c=[b,2*b;b^2,b.^2;b*b',b.*b]
2. size(c)
3. b(isprime(b))=0
4. d=c(3:4,3:4)
5. d(1,2)=[]
6. d(2)=[]
7. e=b(b>2)
8. f=b(:,[2 1])

3. چه روش‌هایی برای ایجاد و تعریف هندسه یک مدل در برنامه ANSYS وجود دارد؟ به اختصار شرح دهید، ویژگی‌ها، مزایا، معایب و تفاوت‌های روش‌ها نام‌برده را بیان کنید.

4. الف) تئوری حل دستگاه معادلات خطی AX=B چیست؟ ب) در MATLAB چه دستوری امکان حل سریع یک معادله با فرم مورد بحث را می‌دهد؟ ج) M فایلی بنویسید که معادله زیر را حل کند.

5. M فایلی در MATLAB بنویسید که منحنی ممان خمشی تیر شکل زیر را در تمام طول تیر رسم کند. از وزن تیر صرفنظر کنید. شکل را نام‌گذاری کرده، محورهای افقی و قائم آن را برچسب مناسب بزنید. اگر به هر داده‌‌ی اضافه‌ای نیاز دارید، مقدار آن را به دلخواه انتخاب، به روشنی متغیر و مقدار آن را مشخص، و سپس از آن استفاده کنید.

پیروز باشید،
داودی
 

---

سوالات امتحان تئوری پایان ترم درس کاربرد نرم‌افزار در خودرو (22-10-1386)

نام: ……………………… نام درس: کاربرد نرم‌افزار در خودرو
نام‌خانوادگی: ………………… دانشگاه شهید رجایی شماره صندلی: ……………
شماره دانشجویی: ……………… دانشکده فنی و مهندسی تاریخ: 22/10/1386
نام استاد: داودی رشته تحصیلی: مکانیک خودرو مدت: 90 دقیقه

توجه: لطفاً به این نکات دقت فرمایید. عدم توجه به این نکات باعث کسر از نمره شما خواهد شد و هیچ اعتراضی پذیرفته نیست.
۱. قبل از هر کاری و در ابتدا نام و نام‌خانوادگی و شماره دانشجویی خود را بر روی برگه‌های سوال، پاسخ‌نامه، چرک‌نویس و فرمول‌ها بنویسید.
۲. هرگونه مبادله اعم از برگه سوال، پاسخ‌نامه، ماشین‌حساب، برگه فرمول‌ها، چرک‌نویس و... اکیدا ممنوع است.
3. برگه‌های سوال، چرک‌نویس و فرمول‌های خود را در بین صفحات پاسخ‌نامه قرارداده و همگی را یکجا تحویل دهید.
توصیه: خونسردی خود را حفظ کنید. شرح سوالات را کامل و با دقت و تا انتها بخوانید. سعی کنید منظم بنویسید؛ به خاطر داشته باشید که شخص دیگری باید بتواند آنچه را که شما نوشته‌اید بخواند و بفهمد. در صورت تمایل، می‌توانید از مداد استفاده کنید. وقت خود را مدیریت کرده، زمان بیش‌از اندازه برای یک سوال صرف نکنید. این امتحان شامل 6 سوال است.


1. جملات زیر را که در مورد MATLAB است با انتخاب گزینه مناسب کامل کنید:
الف) ابعاد و اندازه آرایه‌ها (Array) .......... (باید در ابتدای برنامه تعریف شوند. / نیازی به تعریف ندارند.)
ب) متغیرها به بزرگی و کوچکی حروف حساس .......... (هستند. / نیستند.)
 

2. ماتریس b را در نظر بگیرید.

b =
[8 1
3 5]

نتیجه هر یک از دستورات زیر در MATLAB چیست؟

1. size (b)
2. b*b'
3. b.*b
4. isprime (b)
5. b(1,2)=[]
6. b(1)=[]
7. b(b>4)
8. find(isprime(b))'

3. گام‌های اساسی و مراحل ساختن مدل و ورود اطلاعات را در انجام یک تحلیل اجزاء محدود غیر وابسته به زمان با کمک برنامه ANSYS، به اختصار بیان کنید.


4. تمامی کدهای لازم را برای حل دستگاه معادلات خطی زیر در MATLAB بنویسید. جواب نهایی را در ماتریسی به نام ANS ذخیره کنید.



5. M فایل زیر را که به زبان MATLAB نوشته شده است تشریح کنید. (راهنمایی: نمودار ساده‌ای از تابع (fx) رسم کنید. جدولی تشکیل دهید، متغیرها را مشخص کنید، و سپس مقادیر متغیرها را در 3 مرتبه‌ی اول چرخش در حلقه while در طول فرآیند اجرای برنامه در جدول درج کنید. با استفاده از جدول و نمودار رسم‌شده، روند اجرای برنامه را به طور خلاصه تشریح کنید.)

a = 0; fa = -Inf;
b = 4; fb = Inf;
while b-a > eps*b
x = (a+b)/2;
fx = 5*x-5;
if sign(fx) == sign(fa)
a = x; fa = fx;
else
b = x; fb = fx;
end
end
x

6. M فایلی به زبانMATLAB بنویسید که منحنی‌های sin (x) و cos (x) را در دامنه 0≤x≤2π بر روی یک شکل رسم کند. سپس عنوان دلخواهی برای شکل و برچسب‌های دلخواهی برای محورهای x و y در نظر گرفته و به شکل اضافه کنید. ضمنا توضیح دهید که برای افزایش دقت در رسم نمودار، چه کاری باید انجام داد.


پیروز باشید،
داودی