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1997年全国大学生数学建模竞赛题目

A题 零件的参数设计

一件产品由若干零件组装而成,标志产品性能的某个参数取决于这些零件的参数。零件参数包括标定值和容差两部分。进行成批生产 时,标定值表示一批零件该参数的平均值,容差则给出了参数偏离其标定值的容许范围。若将零件参数视为随机变量,则标定值代表期望 值,在生产部门无特殊要求时,容差通常规定为均方差的3 倍。 进行零件参数设计,就是要确定其标定值和容差。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的目标值,就会造成质量损失,偏离越大,损失越大;二是零件容差 的大小决定了其制造成本,容差设计得越小,成本越高。 试通过如下的具体问题给出一般的零件参数设计方法。

粒子分离器某参数记作y由7个零件的参数(记作)决定,经验公式为

y的目标值(记作)为1.50,当y偏离时,产品为次品,质量损失为1000元,当y偏离时,产品为废品,质量损失为9000元

 

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B题 截断切割

某些工业部门(如贵重石材加工等)采用截断切割的加工方式。这 里“截断切割”是指将物体沿某个切割平面分成两部分。从一个长方体中加工出一个已知尺寸、位置预定的长方体(这两个长方体的对应表面是平行的),通常要经过6次截断切割。 设水平切割单位面积的费用是垂直切割单位面积费用的r 倍,且当先后两次垂直切割的平面(不管它们之间是否穿插水平切割)不平行时,因调整刀具需额外费用e。 试为这些部门设计一种安排各面加工次序(称“切割方式”)的方法,使加工费用最少。(由工艺要求,与水平工作台接触的长方体底面是事先指定的) 详细要求如下: 1)需考虑的不同切割方式的总数。2)给出上述问题的数学模型和求解方法。3)试对某部门用的如下准则作出评价:每次选择一个加工费用最少的待切割面进行切割。4)对于e = 0的情形有无简明的优化准则。5)用以下实例验证你的方法:待加工长方体和成品长方体的长、宽、高分别为10、14.5、 19和3、2、4,二者左侧面、正面、底面之间的距离分别为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的数据有以下4组: a. r =1, e = 0; b. r =1.5, e =0; c. r =8, e =0; d. r =1.5; 2 <= e <= 15. 对最后一组数据应给出所有最优解,并进行讨论。