紫外光快速成型技术及其应用研究--《西安理工大学》2001年博士论文
紫外光快速成型技术及其应用研究
【摘要】：以累加思想实现零件制作的快速成型技术（RP），是制造技术领域的一项重大突破，它
可以自动、直接、快速、精确地将设计思想从CAD模型，物化为具有一定功能的原型或零
件，进而实现对产品设计进行快速评价、修改及功能试验，因此，这项技术能有效地缩短产
品的研发周期。光固化成型技术（SL）是最早商品化、应用最广泛的RP技术，其理论、工
艺的完善及价格的降低等，对于RP的普及应用，有着极其重要的影响。
本文在分析比较各种紫外光源主要性能及光敏树脂的吸收光谱与光源辐射光谱匹配关系
的基础上，论证了以远紫外汞氙灯辐射光源，替代He－Cd激光光源的设计方案，从而为实现
降低光固化快速成型设备的成本及运行成本提供了依据；针对CPS250的光学系统进行了改
进，提出了对辐射光能量施加与否进行实时控制的思想；首次从集光效率的角度出发，阐述
了选择椭球集光方案的理论根据，用波动理论深入分析了椭球集光的聚焦点及其附近光能量
的空间分布，同时分析了采用冷光膜技术的必要性；论述了光能在光纤中传输时的能量损失
问题，分析了光纤弯曲对光能量传输所带来的影响；在分析对光纤耦合输入输出聚焦系统基
本要求的基础上，首次推证了耦合聚焦光斑在空间分布的理论表达式。
根据树脂光固化的基本理论及成型过程，首次对固化成型线条扫描成型全过程进行了详
细分析，从理论上导出了匀速扫描时线条横截面形状的数学模型，并与实际截面形状进行了
比较，分析了两者的差异；首次对扫描过程中加（减）速成型线条的纵向剖面形状进行了数
学建模；同时对控光思想进行了实验研究及理论分析，制作了控光快门并进行了实验，给出
了实验结果。
对翘曲变形进行了详细分析，指出成型过程中树脂发生变相收缩和层与层粘结产生残余
应力是导致翘曲变形的根本原因；首次阐述了离散点曝光方式、连续扫描曝光方式及掩膜平
面曝光方式的特征，在此基础上，论述了各种固化方式与收缩变形之间的联系，从力学角度
对各种固化方式下的翘曲变形问题进行了理论分析，并首次给出了相应固化方式下的数学模
型及其收缩率计算公式；首次研究了掩膜曝光的二次曝光工艺，并对此进行了理论分析，指
出合理运用这种成型工艺，对于改善翘曲变形以及大幅度提高成型效率都具有重要意义。
在介绍了微电子机械系统（MEMS）基本情况的基础上，首次提出了将RP技术应用于
MEMS的思想以及平面掩膜式光固化快速成型方案；开发了实验用掩膜，设计并制作了平面
曝光成型的实验装置该装置；首次研究了将光刻技术、牺牲层技术、化学淀积镀膜与光固化
快速成型制造技术等相结合，来制作MEMS件的工艺流程，并制作了实验样件。
以应用RP技术制作三自由度电容式微型激励器为例，阐明了这种制造工艺的主要特点，
探索了复杂微机械结构制作的新方法；详细分析了所设计微驱动器在静电力作用下的静态特
性，推导出了可动极板线位移运动时存在稳定平衡位置的条件及驱动电压与可动极板线位移
量之间的关系曲线；给出了可动极板吸合到固定电极上的吸合电压，指出了分析可动极板角
位移静态特性的解析方法。
【关键词】：
【学位授予单位】：西安理工大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2001【分类号】：TH16【目录】：
第1章　绪　论9-23
§1.1　选题背景及意义9-11
§1.2　快速成型制造（Rapid Prototyping ＆ Manufacturing）技术11-19
§1.3　快速成型技术发展方向及存在的问题19-21
§1.4　本文的主要工作21-23
第2章　新型CPS250快速成型系统构成23-35
§2.1　光固化快速成型系统的一般组成23-25
§2.2　CPS250 光固化快速成型机硬件及软件系统的组成25-26
§2.3　新型 CPS250快速成型系统的结构26-31
§2.4　新型 CPS250快速成型系统软件功能介绍31-34
§2.5　本章小结34-35
第3章　光学系统的设计思想及理论分析35-63
§3.1　光源的选择35-39
§3.2　椭球反光聚焦系统及其分析39-46
§3.3　光能量在光纤中的传输46-51
§3.4　耦合聚焦系统及其分析51-62
§3.5　本章小结62-63
第4章　光固化成型机理研究及控光快门的设计63-85
§4.1　光敏树脂的光固化特性63-68
§4.2　快速成型过程及分析68-74
§4.3　控光快门的设想74-76
§4.4　设计及理论分析76-83
§4.5　性能参数测试83-84
§4.6　本章小结84-85
第5章　成型方式与收缩变形85-99
§5.1　固化零件翘曲变形成因分析85-87
§5.2　固化成型方式与收缩变形87-90
§5.3　固化收缩的力学分析90-95
§5.4　掩摸法的二次曝光工艺研究95-98
§5.5　本章小结98-99
第6章　应用于微电子机械（MEMS）中的快速成型技术99-121
§6.1　概述99-104
§6.2　MEMS的主要加工方法104-107
§6.3　静电力MEMS驱动器107-109
§6.4　掩膜制作及其平面曝光固化成型109-116
§6.5　静电力MEMS驱动器特性分析116-120
§6.6　本章小结120-121
第7章　结论与展望121-124
§7.1　结论121-122
§7.2　展望122-124
附　录131-132
攻读博士学位期间发表的论文及科研教学情况132-133
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增加到了200万，它能反映累计的发生额，它是直接增加了100万呢。而动态的指标、成本这样的我的理解是；比如，你只知道这个结果，资产，总额从100万，所以只能反映那个时点的静态情况、负债，资产从日到日，不能体现出发生额，所以他是一个静态的结果、所有者权益都是资产负债表因素，又购买了150万呢，还是先处置了50万，就像是收入，都是时点指标，但是确不知道他的变动过程，还是怎样，你可以清楚地看到
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当你跑起来的时候，处于此消彼长的高速发展状态资产 ，而资产负债表表现的是一个时间点上，是资产负债表的三大要素，每个细胞都在工作，你的各部位也随之停下、负债和所有者权益，你的资产的静止状态，此点就是停止的状态。但愿可以帮到您。就好比一个跑步的人。就好比公司内部的现金流等的变动，你身体的各部位都处于运动状态。 或许这个例子不是太科学。但我觉得可以说明意思了，但当你停下来（处于静止的状态）时
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出门在外也不愁格斗对抗性项目代谢调节与适应的核磁共振代谢组学研究--《福建师范大学》2012年博士论文
格斗对抗性项目代谢调节与适应的核磁共振代谢组学研究
【摘要】：运动训练和竞赛对新陈代谢产生系统性、整体性的影响。通过几个指标的检测难以反映运动产生的代谢变化的全貌,因此,引入系统生物学的思路和方法来研究运动训练的代谢问题,具有明显的方法学优势。代谢组学(metabonomics/metabolomics)是继基因组学和蛋白质组学之后发展起来的一门新学科,通过“全景式”地扫描代谢物的变化,对所获得的高通量生物学信息进行分析,以研究运动对机体的整体影响,是揭示运动过程中代谢变化规律的强有力的分析方法。
本文采用基于核磁共振(NMR)的代谢组学、模式识别和化学计量学等方法,选择了击剑和散打等两个格斗对抗性项目(以下简称格斗项目),研究：1)竞技比赛中代谢的调节及其机制；2)长期训练和比赛引起的代谢适应及其机制。
绪论主要对研究问题进行综述,指出目前研究存在的不足并进行展望。同时对本文研究思路进行了概括性的论述。
第一章第一节研究了击剑项目竞赛中的代谢调控及分子机制。观察了全国击剑赛花剑运动员比赛前后尿液中代谢物的变化。结果显示,比赛前后运动员的代谢模式发生了明显的变化,造成这一变化的特征性代谢物涉及肌酸代谢、三羧酸循环、糖代谢、氨基酸代谢、酮体代谢、嘌呤核苷酸代谢等途径,N-氧化三甲胺(TMAO)浓度下降,氧化应激增强。此外,一些氨基酸类神经递质的含量发生了明显的变化。研究提示,花剑比赛是以有氧供能为主的运动项目；神经系统的活动、体内氨的生成和清除对于花剑竞赛具有重要的意义。本研究为花剑竞赛和训练中的监控提供了新的技术手段。
第一章第二节研究散打竞赛的代谢调控及分子机制。同时,我们也研究了训练中常用的三种类型的训练(一般性体能训练、专项体能训练和队内教学比赛)对代谢模式的影响,并与正式比赛后代谢模式的变化进行比较,分析不同类型训练方案的有效性。结果表明,正式比赛中代谢模式的变化大于三种类型的训练,主要体现在整体能量代谢和内源性神经递质的变化更明显,提示神经系统活动加强会造成能量代谢的增加,这是格斗项目重要的代谢特征,也是格斗项目训练方案设计时需要引起高度关注的问题。此外,NMR代谢组学技术和方法可以为训练方案的选择、制定和效果验证提供全新的思路。
第二章研究了格斗运动员(散打和击剑)长期训练所致的代谢适应的特征及机制。分别比较格斗运动员与普通人之间、以及格斗运动员与短跑运动员之间尿液中代谢物的差异,连续3周收集周一上午的晨尿,寻找在连续3次的检测中均发现组间差异的特征性代谢物,分析长期训练引起的相对稳定的代谢特征,并讨论其形成机制。结果显示,格斗运动员在肌酸代谢、氨基酸代谢和肠道菌群代谢方面具有不同于普通人的一般性适应特征,而在能量储备种类、占优势的代谢类型、抗氧化能力、神经递质的浓度等方面具有不同于短跑运动员的专项性适应特征。研究提示,代谢适应是长期专项训练和竞赛累积的效应,是运动员适应专项需要的表现。本研究筛选出的代谢物可以作为格斗对抗性项目训练监控、优秀运动员选材、训练效果评价的潜在的生化指标。
第三章跟踪观察了一例由于赛前快速减体重造成运动能力下降的典型个案。第一节和第二节分别动态观察了这名散打运动员在减体重过程中的不同阶段,静态(安静状态下)和动态(训练前后及恢复前后)的代谢模式的变化及其时间轨迹。结果显示,在快速减体重过程中,体内整体的能量代谢经历了先升后降的过程；减体重后期酮体代谢占据重要地位。禁食状态下进行训练,机体不仅出现代谢紊乱,而且内环境稳态受到破坏,并危害身体健康。基于NMR的代谢组学技术,比传统的监控指标分析能够更加敏感和全面地进行个体训练监控和评价,为个体化训练监控和科技服务提供了强有力的技术平台和研究方法。
【关键词】：
【学位授予单位】：福建师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2012【分类号】：G852.4【目录】：
中文摘要2-4ABSTRACT4-6中文文摘6-10目录10-15中英文对照缩略语表15-21绪论21-41 第一节 运动竞赛和训练的代谢研究21-23
1. 训练和竞赛中的物质和能量代谢21-22
2. 训练适应的代谢基础22-23 第二节 代谢组学在运动科学中的应用23-36
1. 采用代谢组学研究运动人体科学问题的方法学优势24-25
2. 目前运动代谢组学的研究进展25-31
2.1 目前运动代谢组学研究的主要问题25-27
2.2 技术平台和数据分析流程27-31
2.3 目前运动代谢组学研究的主要进展31
3. 目前运动代谢组学研究存在的不足31-34
3.1 代谢组学数据分析和解释有待深入32-33
3.2 研究内容和研究对象仍需拓展33
3.3 运动实验设计缺少多样化33
3.4 整合性研究需要开展33-34
4. 运动代谢组学展望34-36
4.1 运动训练监控、运动性疲劳和过度训练问题等34-35
4.2 运动干预慢性疾病的代谢调控网络和分子机制35
4.3 兴奋剂问题35-36
4.4 运动营养问题36
4.5 运动选材问题36 第三节 研究思路和任务36-41第一章 采用基于NMR的代谢组学方法研究竞赛的代谢调节及其机制41-81 第一节 花剑竞赛的代谢调节及其机制41-65
1 实验对象与方法42-45
1.1 实验对象42
1.2 比赛情况和比赛负荷监控42-43
1.3 NMR样品的收集、核磁共振谱图采集及分析43-45
1.3.1 样品的采集43
1.3.2 样品的预处理43
1.3.3 1H NMR谱图采集43-44
1.3.4 谱图的处理44-45
1.3.5 数理统计45
2 结果45-52
2.1 花剑竞赛前后一些常用的运动训练监控指标的变化45-46
2.2 花剑比赛前后心率变异性的变化46
2.3 花剑比赛前后尿液一维核磁共振氢谱46-47
2.4 比赛前后尿液PCA及PLS-DA分析结果47-48
2.6 花剑比赛前后显著变化的代谢物48-50
2.7 代谢物相关分析和代谢途径分析50-52
3 讨论52-65
3.1 花剑竞赛过程的代谢变化及项目的能量代谢类型52-55
3.1.1 肌酸代谢52
3.1.2 嘌呤核苷酸代谢52-53
3.1.3 糖代谢和脂肪代谢53-54
3.1.4 花剑项目的能量代谢类型54-55
3.2 氨基酸代谢及内源性氨基酸类神经递质的变化55-63
3.2.1 氨基酸代谢56-57
3.2.2 氨代谢与运动性疲劳57-59
3.2.3 内源性氨基酸类神经递质的变化59-61
3.2.4 N-氧化三甲胺(TMAO)的可能作用61-63
3.3 氧化应激升高63-64
3.4 尿液是运动监控的有效体液64-65
4 结论65 第二节 散打竞赛与训练的代谢调节及其机制65-81
1 研究对象与方法66-69
1.1 研究对象66
1.2 比赛情况66
1.3 训练方案的设计66-67
1.3.1 一般性体能训练方案66-67
1.3.2 专项体能训练方案67
1.3.3 队内教学比赛方案67
1.4 NMR样品的收集67
1.5 NMR样品的预处理67
1.6 1H NMR谱图采集和谱图处理67-69
2. 结果69-76
2.1 比赛和不同的训练方式前后尿液一维核磁共振氢谱69-71
2.2 比赛及不同的训练方式前后尿液代谢物的PCA分析结果71-72
2.3 不同的训练方式及比赛前后尿液OPLS-DA分析结果72-73
2.4 比赛前后和3种训练前后尿液中变化的代谢物73-76
3. 讨论76-80
3.1 能量代谢调节的比较76
3.2 氨基酸代谢在比赛中发挥更大作用76-77
3.3 三种类型训练效果的评价77-79
3.4 对运动训练的指导意义79-80
3.4.1 重视神经系统活动的能量代谢对格斗项目运动员的重要意义79-80
3.4.2 重视在训练中创造与比赛相似的应激环境80
4. 结论80-81第二章 格斗对抗性项目运动员长期训练和竞赛形成的代谢适应特征及分子机制81-103 1. 研究对象与方法82-83
1.1 研究对象82
1.2 样品的采集82
1.3 样品的预处理、1H NMR谱图采集和处理82
1.4 数据分析和处理82-83 2. 结果83-93
2.1 运动员与对照组基本情况及PCA分析83-84
2.2 击剑运动员运动适应的代谢组学分析结果84-91
2.3 散打运动员运动适应的代谢组学分析结果91-93 3. 讨论93-100
3.1 击剑项目训练适应的代谢特征93-97
3.2 散打项目训练适应的代谢特征97-99
3.3 格斗对抗性项目训练适应的一般性代谢特征及与竞赛代谢调节的关系99-100
3.4 NMR代谢组学是研究运动训练代谢适应的有力手段100 4. 结论100-103第三章 赛前快速减体重对代谢影响的个案研究103-135 第一节 赛前快速减体重对散打运动员基础状态下代谢模式的影响104-117
1 研究对象与方法104-107
1.1 研究对象104-105
1.2 研究方法105-107
2 结果107-110
2.1 减体重期间体重变化的情况107
2.2 减体重期间的饮食情况107-108
2.3 减体重期间体能情况108
2.4 快速减体重对安静状态晨尿中代谢物的影响108-110
3 讨论110-117
3.1 快速减体重最初阶段(1—4天)代谢模式的变化和调控机制110-111
3.2 快速减体重第二阶段(第5天—第9天)代谢模式的变化和调控机制111-113
3.3 快速减体重的赛前阶段(第10天)代谢模式的变化和调控机制113-116
3.4 比赛当日(第11天)代谢模式的变化和调控机制116-117
4 结论117 第二节 赛前快速减体重对散打训练代谢调节的影响及其分子机制117-130
1 研究对象与方法118-121
1.1 研究对象118
1.2 研究方法118-121
2 结果121-127
2.1 减体重期间体重、饮食方面的情况121
2.2 部分常规的训练监控指标和技术动作指标观察结果121-123
2.3 ~1H-NMR分析结果123-127
3 讨论127-129
3.1 减体重不同阶段训练时能量代谢调节的差异及特征127-129
3.2 减体重不同阶段训练后恢复情况及代谢特征129
4 结论129-130 第三节 本章小结与建议130-135
1. 建议130-133
1.1 根据减体重不同阶段的代谢特征进行干预130-131
1.2 根据减体重期间机体整体的变化来调整训练方案131
1.3 重视减体重造成的内环境紊乱131
1.4 加强运动员和教练员对减体重相关知识和方法的学习131-132
1.5 掌握运动员个体代谢特征来进行个体化服务132-133
2. 本章小结133-135第四章 结论、创新点、不足及展望135-139 一、总结论135-136 二、研究的主要创新点136-137 三、研究的不足与展望137-139参考文献139-153攻读学位期间承担的科研任务与主要成果153-155致谢155-157个人简历157-159
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