本书分为两部分，共包含6章：第一部分为第1章，介绍了轮胎设计研发智能化技术相关配置，为后面章节的学习奠定基础；第二部分为第2~6章，分别详细介绍了基于计算机视觉的轮胎高效建模技术、轮胎断面网格自动划分技术、轮胎设计仿真一体化技术、深度学习算法与轮胎性能预测、轮胎缺陷与损伤识别技术。书中通过大量的实例脚本和详细注释介绍了编写调试脚本的方法、技巧和注意事项，以提高轮胎建模、设计、仿真分析及预测的效率和准确度。
本书内容从实际应用出发，文字通俗易懂，深入浅出，读者不需要具备很深的理论和编程功底，即可轻松掌握相关技术。
本书主要面向具备一定Python编程基础和轮胎结构设计仿真基础的中级和高级用户，对于初级用户也有一定的参考价值。
本书通过丰富的实例脚本和详细注释，讲解了编写、调试脚本的方法，并详细解释了关键代码的功能。书中提供了代码编写过程中可能出现的问题以及解决方案，以及所有实例的源代码和图片，本书文字通俗易懂，深入浅出，读者不需要具备很深的理论知识，即可轻松地掌握相关智能化技术。本书提供了随书资源包可供读者下载。
前言
轮胎是各种车辆或机械的接地滚动圆环形弹性橡胶制品，具有支承车身、缓冲外界冲击，实现与路面接触并保证车辆平稳行驶的功能。由于轮胎经常在复杂多变的路况使用，行驶过程中还承受复杂负荷及高低温作用，因此必须具有良好的承载性、牵引性、缓冲性、耐磨性等。随着汽车行业的迅速发展，我国已经成为全球最大的轮胎生产国。各大轮胎企业纷纷引进新技术，采购或开发新软件，研发新产品，以保持其在轮胎设计制造领域的优势。例如，开发建模速度快、效率高的软件或插件，开发设计仿真一体化平台，开发网格自动化划分软件等是轮胎企业的迫切需求。
2011年和2020年，笔者分别出版了《Python语言在Abaqus中的应用》一书的第1版和第2版，书中介绍了将Python语言与Abaqus软件结合进行二次开发的相关知识。鉴于轮胎企业大多采用Abaqus软件作为仿真分析的工具，以及笔者积累的Python二次开发经验，针对复杂轮胎结构这一特定研究对象，做了一些研究工作。目前，国内针对轮胎这一研究对象，引入计算机视觉技术、深度学习算法等人工智能技术的书籍较少，笔者决定出版《轮胎设计研发智能化技术》一书，希望能够为轮胎行业用户提供一些帮助和借鉴。在撰写本书的过程中，笔者时刻警醒自己，尽最大所能将内容介绍清楚，让读者真正学会轮胎设计研发智能化技术。但是，使用 Python 语言开发本身就是一项庞大的课题，将它与轮胎结构这一对象绑定，并引入深度学习算法进行分析预测，就变得更加复杂。笔者深感无法在一本书中将所有内容都介绍清楚，如果本书能够为读者在学习、科研或项目实施过程中提供一点思路，就感觉到十分欣慰了。
本书由曹金凤负责章节内容的安排和全书统稿工作，由曹英杰负责第1章和第5章内容的撰写和整理工作，由李策负责第2章内容的撰写和整理工作，由曹金凤和王志文负责第3章和第4章内容的撰写和整理工作，由沈大港负责第6章内容的撰写和整理工作。
本书主要面向具备一定Python编程基础和轮胎结构设计仿真基础的中级和高级用户，对于初级用户也有一定的参考价值。
在开始学习本书前，假设读者已经掌握了Python语言基础知识，熟悉轮胎设计仿真流程，熟悉 Abaqus/CAE 的操作界面，了解深度学习算法基础知识。如果使用本书过程中遇到问题，可以参考笔者撰写的《Python语言在Abaqus中的应用第2版》《Abaqus有限元分析常见问题解答与实用技巧》等书籍，也可以下载运行随书资源包的源代码，以提高学习效率。（链接：https://pan.baidu.com/s/1wi3uY8Y2J_fYsJu-GOq0LA，提取码：1234，也可扫描下方二维码下载）
说明：
为了便于读者学习具体的设计研发智能化技术，第1章详细介绍了软件及模块的配置方法，为后面章节的学习奠定基础。
本书内容从实际应用出发，文字通俗易懂，深入浅出，读者不需要具备很深的理论知识，即可轻松地掌握相关智能化技术。
本书介绍了大量实例脚本的编写思路和方法，并对关键代码做了详细讲解。对于编写过程中可能出现的问题、应该避免的错误做法都通过提示或注意的方式给予提醒。
为了方便读者学习，书中所有实例的相关代码、图片等都放在随书资源包中。在提供实例脚本的基础上，读者可以修改或添加代码来满足实际编程过程中的需要。
为了便于讲解各行代码的含义，在每行代码的开始位置，笔者都使用了阿拉伯数字标识，而脚本源代码中这些标识都是不存在的。
本书在排版过程中，部分代码做了适当处理，当运行代码时，以随书资源包中提供的代码为准。
本书的写作与出版，得到了浦林成山（山东）轮胎有限公司山东省专业学位研究生教学案例库项目（SDYAL20112)和山东省自然科学基金项目（ZR2021QE059）的资助，在此表示衷心的感谢。
感谢达索系统中国区仿真技术总监白锐和大中华区轮胎行业高级顾问金永春在百忙之中为本书撰写了序言。在本书即将出版之际，向他们表示深深的谢意。
衷心感谢恩师中国矿业大学（北京）姜耀东教授给予笔者的大力支持、温暖鼓励、悉心帮助和指导，恩师严谨的科研精神、谦逊宽容的态度是我一生学习的榜样。
编写本书的过程中，笔者参考了一些机器视觉与深度学习算法的书籍、网站、帮助文档等，感谢这些作者的辛勤劳动。
感谢青岛理工大学机械与汽车工程学院各位同仁对本人工作的支持，让我可以心无旁骛地撰写本书。
感谢机械工业出版社负责本书审核校对工作的编辑们，在你们的辛勤劳动下，本书才能在第一时间与读者见面。
由于笔者水平有限，书中错误和纰漏之处在所难免，敬请各位专家和广大读者批评指正，并欢迎通过电子邮件 caojinfeng@qut.edu.cn与笔者交流。
曹金凤
于青岛
序一
序二
前言
第1章轮胎设计研发智能化技术相关配置
1.1安装Python语言
1.1.1Python语言简介
1.1.2搭建Python开发环境
1.1.3安装开发工具PyCharm
1.1.4编写第1个Python程序
1.2安装NumPy库
1.3安装Matplotlib库
1.4安装OpenCV库
1.5安装Pandas库
1.6安装Pillow库
1.7安装pyautocad库
1.8安装scikit-image库
1.9安装scikit-learn库
1.10安装torchvision库
1.11安装tqdm库
1.12安装PyTorch框架
1.13安装TensorFlow框架
1.14本章小结
参考文献
第2章基于计算机视觉的轮胎高效建模技术
2.1概述
2.1.1计算机视觉技术简介
2.1.2复杂轮胎断面建模
2.1.3基于计算机视觉技术的轮胎建模
目
录2.2图像处理技术
2.2.1简介
2.2.2图像的读取、显示与保存
2.2.3图像的基础操作
2.2.4图像的加权和运算
2.2.5图像增强技术
2.3图像采集技术
2.3.1选择拍摄设备
2.3.2相机标定
2.4自动建模技术
2.4.1工具的选择
2.4.2AutoCAD建模
2.5自动建模实例
2.6本章小结
参考文献
第3章轮胎断面网格自动划分技术
3.1概述
3.2轮胎结构的组成
3.3轮胎断面有限元网格划分的一般方法及原则
3.3.1轮胎断面网格划分的常用方法
3.3.2在Abaqus/CAE中划分轮胎网格
3.3.3轮胎断面有限元网格划分的基本原则
3.4轮胎结构网格自动化划分技术
3.4.1Python语言二次开发简介
3.4.2宏管理器
3.4.3开发轮胎网格自动化程序
3.5轮胎有限元网格开发实例
3.6本章小结
参考文献
第4章轮胎设计仿真一体化技术
4.1轮胎断面自动化高效建模
4.1.1在Abaqus中定制插件（Plug-in）
4.1.2开发轮胎高效建模插件
4.1.3轮胎建模插件开发实例
4.2建立轮胎有限元分析的材料库
4.2.1简介
4.2.2录制材料库宏文件
4.2.3修改宏文件生成脚本文件
4.2.4修改rpy文件生成脚本文件
4.3轮胎有限元分析结果自动后处理
4.3.1Abaqus/CAE的常用后处理技术
4.3.2开发轮胎自动后处理插件
4.4本章小结
参考文献
第5章深度学习算法与轮胎性能预测
5.1深度学习算法简介
5.1.1深度学习的发展历程及应用
5.1.2神经网络基础
5.1.3循环神经网络（RNN）
5.1.4长短时记忆网络（LSTM）
5.1.5门控循环单元网络（GRU）
5.1.6注意力机制（AM）
5.2数据分析与数据挖掘技术
5.2.1数据分析与数据挖掘
5.2.2数据的特征分析与预处理
5.2.3数据挖掘常用算法
5.2.4数据特征分析实例
5.3轮胎性能预测案例分析
5.3.1GRU 算法
5.3.2LSTM-Attention 算法
5.4本章小结
参考文献
第6章轮胎缺陷与损伤识别技术
6.1轮胎缺陷与损伤简介
6.2轮胎缺陷与损伤识别
6.2.1概述
6.2.2深度学习算法基础
6.2.3轮胎缺陷识别算法
6.3轮胎损伤与缺陷识别实例分析
6.4本章小结
参考文献
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