文档介绍:1997年全国大学生数学建模竞赛题目
A题 零件参数设计
一件产品由若干零件组装而成,标志产品性能某个参数取决于这些零件参数。零件参数涉及标定值和容差两某些。进行成批生产时,标定值表达一批零件该参数平均值,容差则给出了参数偏离其标定值容许范畴。若将零件参数视为随机变量,则标定值代表盼望值,在生产部门无特殊规定期,容差普通规定为均方差3 倍。 进行零件参数设计,就是要拟定其标定值和容差。这时要考虑两方面因素:一是当各零件组装成产品时,如果产品参数偏离预先设定目的值,就会导致质量损失,偏离越大,损失越大;二是零件容差大小决定了其制导致本,容差设计得越小,成本越高。试通过如下详细问题给出普通零件参数设计办法。
粒子分离器某参数(记作)由七个零件参数(记作)决定,经验公式为:
目的值(记作)。当偏离时,产品为次品,质量损失为1000(元);当偏离时,产品为废品,质量损失为9000(元);
零件参数标定值有一定容许变化范畴;容差分为A、B、C三个级别,用与标定值相对值表达,A等为,B等为,,及不同容差级别成本(元)如下表(符号/表达五此级别零件):
标定值容许范畴
C等
B等
A等
[,]
/
25
/
[,]
20
50
/
[,]
20
50
200
[,]
50
100
500
[,]
50
/
/
[12,20]
10
25
100
[,]
/
25
100
现进行成批生产,每批产量1000个。在原设计中,七个零件参数标定值为,,,,,,;容差均取最便宜级别。
请你综合考虑偏离导致损失和零件成本,重新设计零件参数(涉及标定值和容差),并与原设计比较,总费用减少了多少?
B题 截断切割
某些工业部门(如贵重石材加工等)采用截断切割加工方式。这 里“截断切割”是指将物体沿某个切割平面提成两某些。从一种长方体中加工出一种已知尺寸、位置预定长方体(这两个长方体相应表面是平行),普通要通过6次截断切割。 设水平切割单位面积费用是垂直切割单位面积费用r 倍,且当先后两次垂直切割平面(不论它们之间与否穿插水平切割)不平行时,因调节***需额外费用e。 试为这些部门设计一种安排各面加工顺序(称“切割方式”)办法,使加工费用至少。(由工艺规定,与水平工作台接触长方体底面是事先指定) 详细规定如下: 1)需考虑不同切割方式总数。2)给出上述问题数学模型和求解办法。3)试对某部门用如下准则作出评价:每次选取一种加工费用至少待切割面进行切割。4)对于e = 0情形有无简要优化准则。5)用如下实例验证你办法:待加工长方体和成品长方体长、宽、高分别为10、、19和3、2、4,两者左侧面、正面、底面之间距离分别为6、7、9(单位均为厘米)。垂直切割费用为每平方厘米1元,r和e数据有如下4组: a. r =1,e = 0;b. r =,e =0;c. r =8,e =0;d. r =;2 <= e <= 15. 对最后一组数据应给出所有最优解,并进行讨论。
模型建立
一.符号阐明
:产品零件参数标定值;:第i个零件标定值;
:第i个零件标定值取值上、下界;
:产品零件参数实际值;
:产品性能参数目的值;
:产品性能参数经验公式;即
:产品性能参数平均值;
:产品性能参数实际值;
:第i个零件相对容差(绝对值);
:第i个零件容差,;
: 第i个零件参数取第j个容差级别时所需成本,;
第1,2,3个容差分别表达C,B,A级别;
:变量,;,如果第i个零件参数取第j个容差级别时取值1,否则为零;
:第i个零件参数(实际值)均方差;
:产品质量性能参数(实际值)均方差;
:产品生产成本;
:产品损失费用;
:产品生产成本与损失费用之总和。
二.关于零件参数假设
在第i个零件取定其标定值为后,由于在加工过程中存在许随机因素,***磨损,测量误差等,因而,由中心极限定理知零件参数实际值可当作是服从正态分布随机变量,即
并且设七个零件加工过程是互相独立。
概率记录学告诉咱们,如果某个随机变量服从正态分布
则由“3”原则,有
因此,当规定第i个零件取定其标定值为,第i个零件容差为,则意味着
于是