科研基础训练报告

科研基础训练报告学院：医疗器械与食品学院专业：药物制剂姓名：殷晨学号：1119060213老师：佀国宁(一)如何查阅文献 3（二）英文文献的翻译 52.1介绍 62.2在片剂生产粉末压缩过程存在的问题 72.3超声波 72.4超声应用的原则和程序 82.5超声辅助粉末压缩 92.6超声的物理辅助压缩过程 102.7提高片剂机械强度 112.8超声辅助压缩片剂的局限性 122.8.1材料的适宜性 122.8.2超声对片剂崩解的不利影响和溶解 132.8.3药物稳定性 132.8.4设备方面的考虑 142.8.5安全性 142.9结论 14（三）ABAQUS6.10的学习 143.1有限元 143.2ABAQUS6.10 153.3ABAQUS建模与仿真的步骤 163.3.1part（零件或部件） 163.3.2Property（材料属性） 163.3.3Assembly（零件装配） 163.3.4Step（分析部） 173.3.5Interaction（接触） 173.3.6.Load（载荷、边界条件） 173.3.7Mesh（网格） 183.3.8Job（提交分析） 183.3.9Visualization（结果后处理） 18（四）总结 18(一)如何查阅文献经过3个星期的基础科研训练学习，我们对以前相对陌生的词汇‘文献’有了认识和了解并学习了如何查阅我们所需要的中文和英文文献。文献是通过一定的方法和手段、运用一定的意义表达和记录体系记录在一定载体的有历史价值和研究价值的知识。文献的基本要素是：1.有历史价值和研究价值的知识；2.一定载体；3.一定的方法和手段；4.一定的意义表达和记录体系。人们通常所理解文献是指图书、期刊、典章所记录知识的总和。文献是记录、积累、传播和继承知识的最有效手段，是人类社会活动中获取情报的最基本、最主要的来源，也是交流传播情报的最基本手段。按信息被加工的程度我们将文献资料分为三类。一次文献：包括图书，期刊，会议文献，学位论文，专利文献，政府出版物，产品样本，科学报告，标准文献和档案等。二次文献：目录，题录，索引和文摘等。三次文献：综述和述评等。查询专业文献（尤其是英文论文）应该用Google搜索，大多数都能直接搜到免费下载或在线的，但某些期刊或会议是收费的就没办法了，你可以考虑在百度知道上求助。当然如果你用的是校园网的话，因为高校图书馆一般都购买了主流期刊、会议数据库的版权，所以在校园网内就可以直接下载不少收费论文，或者上学校图书馆网站去搜搜看。根据自己所要检索的内容选择相应的主题，篇名，关键词，作者，来源期刊等检索条件，点击检索就可以找到自己想要的文献。如果要查阅英文文献，可以选择Elsevier数据库，IEEE数据库，SpringerLink数据库，ASME等数据库。（二）英文文献的翻译在药物粉体压缩中超声的原理和应用在药物粉末压片过程中使用超声波是一个新的概念。然而，在冶金，塑料，陶瓷行业，超声辅助压缩已经广为人知。超声在压缩过程中体现的优点：压块的机械可以不施加过大的压力。因此，借助于超声相比于传统的压制过程可以克服一些在高压压缩上的问题，使制造更加经济。尽管超声辅助粉体压缩在理论上的认识在20世纪60年代后期取得了巨大进步，但是药物粉体压缩在超声领域仍需要进一步研究。在对药物和辅料进行更深度的调查后，对扩大超声辅助技术的实用性范围以及过程中所涉及的复杂现象都要深入调查。本文在原理，优势，应用方面进行综述。关键词：药物粉体压缩，超声，压片2.1介绍片剂是广泛使用的剂型。片剂简单而便于管理，可以快速大规模生产，容易储存，包装和分配。片剂容易由粉末压缩产生，虽然压缩过程机械操作看似简单，但仍然存在一些问题：如压缩低强度的片剂，封盖，粘结和直接压缩上都存在有局限性。压力是一个可能被提高的因素。早期的方法是集中在各种机械装置的压片改进上，显著地改进是在旋转压片工艺的设计和机器共同压片。另外，由于日益增加的医药产品，对粉体压缩进行深度的研究正在进行。在压缩过程中，药物粉体压缩和粉末冶金，塑料行业在生产的要求上相一致。其结果是，这些行业为药物粉体压缩提供了基础研究。在不施加过大的压力下实现最佳的机械强度。超声粉末压缩过程中的应用是实现这一目标的一种新方法。超声波不是传统的压缩过程，所以高压压缩相关的问题可能会被克服。2.2在片剂生产粉末压缩过程存在的问题通常情况下，片剂是由一个单一的连贯的单元模具压缩粉末所形成的。由于塑性流动和颗粒与颗粒的相互作用导致范德华力的形成，在压制过程中机械强度增加，因此粉末压缩可以在特定的强度下压缩成颗粒。该系列片剂的压缩喷射过程：过渡的改装粉末，颗粒变形点接触，脆性颗粒碎片之间的接合，固体的弹性形变，减压回收片剂。药物粉末的可压缩性是产生缺陷的主要原因。超声波的原理与应用在药物片剂生产中可以协助不可压缩材料的压缩2.3超声波超声是指声音的分贝超过18千赫，不能被人耳所能听到的声音，超声波所研究的材料在其结构和化学性质上不会受到任何永久性的改变高强度超声：从严格意义上来说，所有的高强度超声所产生的能量在力学效应上将导致粒子产生运动。热：超声波通过媒介时在介质中损失的能量以热的形式放出。因为在界面剪切处产生摩擦，所以能量吸收可能会很高。此外，大量的能量转化成的热量和超声振动振幅是成比例的。搅拌：在分散的物质中超声波会产生剧烈的搅动，这加速了材料中粒子的运动。化学反应：化学活性，特别是氧化反应，可能会加速机械应力的影响：超声场中能引起材料表面腐蚀严重破裂。2.4超声应用的原则和程序超声波在10~20千赫兹，10~100千赫兹，1千赫兹~2mhz这些范围内具有协助粉末压缩的辅助作用，通常超声波振幅在60毫米，但高于125毫米的振幅已经被用于聚合物的压制。各种超声振动模式已被用于不同的应用，但最常用的是纵向，其他如扭转，径向或66以组合的形式也被使用。TsujinoandUeoka(1979)施加超声波振动，在上，下冲头施加纵向振动模式，模具中施加纵向，扭转和径向振动模式，可以压制成紧凑的金属粉末。超声辅助压缩设备和程序可能会有所不同，这取决于材料处理和成品所需的特性。虽然有不同的电路设计，但所有的超声波压缩装置都包含下列基本部件一、发电机是一种电高频单元，其中将传统的50到60赫兹的直流电转化为在超声范围内的20到50千赫兹的交流电。发电机的实际工作频率是由换能器的机械共振频率和耦合器决定的。输出可能会有所不同，从50瓦到数千瓦。二，换能器将高电频发电机的输出频率转换为高频机械振动。任何超声波系统将能量从一种形式转变为另一种这是最基本的要素。两种不同类型的材料，用于转换机械振荡，材料为磁或“伸缩”（金属）和压电材料（特种陶瓷材料）。磁传感器是由一批磁性材料制成的，例如，纯镍和铁钴合金，选择这些材料基于外加磁场发生变形。piezomag—磁传感器是不常用的，由于其较差的电声转换效率（消耗掉约70%的能源为热）。此外，一个磁转换器通常需要液体冷却，其有效的成本是不切实际的。三，耦合器使从传感器到粉末的机械振动放大。理想情况下，使用一个耦合器其材料应具有良好的声学性能，抗疲劳强度高，低声损耗，低密度并且价格不贵。因此，一般选择的材料是高强度铝和钛合金。2.5超声辅助粉末压缩它限制了静态负荷，温度以及压缩时间。人们已经发现，使用超声振动（10~20千赫）提高了金属压块密度和机械强度，导致压实材料结构的致密性和均匀性增加。虽然大功率超声振动已被使用来协助金属，陶瓷或塑料材料的压缩，但是医药技术领域只报道了少数文件，第一个可追溯到1993，这已经取得了可喜的成果。因此，超声仍然是一个辅助压缩的新方法。用制药工业中的粉末，盖雷（1993）同时应用超声机械压力辅助药物压缩和化妆品制剂。他所用粉末混合物是5到80%W/

W的至少一种热塑性材料，如聚乙烯，聚苯乙烯，聚酰胺，聚氯聚（对苯二甲酸乙二醇酯），其余至少一个非热塑性无机或有机物质。它发现在热塑性产品的存在会形成一个框架，使非热塑性粉末混合在一起。2.6超声的物理辅助压缩过程传统的压缩技术结合振动压实和强夯要添加一个新的技术，允许新的性能（44）。然而，缺乏系统性知识和对超声的物理辅助压缩粉末优化工业制药加工步骤的了解。虽然人们试图解释涉及的一些现象，但物理机制这个过程还没有完全理解。弗里德里克（1965）表明，粉末流因为容易在超声振动下形成颗粒，这一发现成为早期的起步阶段。在粉末压实中，基于叠加的高功率超声，两种不同的压实现象会发生。先是物质运动相对于模具可能发生，导致在材料和模具之间的摩擦减少；第二，单个粉末粒子相对另一个可能发生摩擦，使过早接触颗粒之间形成破碎。研究已经表明，超声波辅助压缩—锡安的过程所涉及形成热融合最适合于那些具有高的弹性模量和低熔点（34,46–47）的材料。（显微镜显示在32兆帕的压力下压制阿莫尔片的图片a图在超声作用下放大5000倍，b图在无超声的条件下放大5000倍，c在无超声的条件下放大7500倍）。2.6.1协助直接压缩方法造粒之前通常要进行粉末压缩，片剂制造方法的优点有如可以直接压缩，处理快，降低成本，并增加药物稳定性（3,49）。然而，对于一个高剂量的药物，如乙酰氨基酚，因其具有较差的可压缩性和流动性，直接压缩是不可能的。这是因为填料的粘合剂有一个有限的稀释作用，以及片剂的尺寸和重量是有限的；因此可以使用超声波来消除这些限制，超声辅助压缩技术可以用于在这些情况下，传统的压实则不可能。例如，超声辅助压实已用于生产高含量制剂无水茶碱片，这是不适合直接压缩的。2.7提高片剂机械强度(左图a：乙酰氨基酚片在32兆帕的压力并存在超声辅助在电子显微镜放大1000倍后的图片。图b为放大500倍后的图片)相干片可以通过超声辅助制备而成，在较低的压力下，相比于传统的压缩压片，超声辅助压片可以表现出更大的破碎强度和较小的脆性。这些改进的性能使相关的片剂造成内部的温度升高。在我们的研究中发现在压片的布洛芬使用32兆帕的压缩力和1，2，或5秒超声（振幅7毫米），片剂的整体温度分别增加了约19，30，或368c。温度在片剂常规压缩过程中会升高，塑性和应力松弛，弹性下降造成片剂的拉伸强度增加。这也适用于超声辅助压缩，在超声允许提高温度范围内塑性变形和应力松弛发生，同时增加颗粒接触，导致生成压实度强的片剂。此外，这还会有助于片剂机械强度的增加。2.8超声辅助压缩片剂的局限性2.8.1材料的适宜性当考虑超声辅助压缩药物粉末，一些基本的参数必须要考虑。最重要的是材料的适宜性。必须强调的是超声辅助药物粉末的压缩没有一种方法可以根据任何公式做出完美的片剂。材料的物理性质如熔点，接受整形能力变形，颗粒尺寸，和颗粒形状都影响超声辅助压缩的结果。可以预料，超声的应用并通过塑性流动将有益的是已知的材料的压缩。大部分发表超声辅助粉末压缩的论文的主题至少存在一种热塑性材料。这种材料当超声处理时可以形成一个框架，将粉末接合的在一起。2.8.2超声对片剂崩解的不利影响和溶解在压缩过程中超声的应用程序可能影响片剂的崩解和溶解。药物崩解和溶解程度取决于制定超声的参数。这可以归因于技术改造的—片剂对水的渗透速率可能发生变化，片剂孔隙度和interparticulate接合。2.8.3药物稳定性超声波引起的温度升高，这可能会导致在药物的物理或化学特性的不必要的变化。然而，大多数对超声波辅助药物压缩的论文主题声称，通过适当控制工艺条件可以使药物不发生降解。罗德里格兹等人报道，无药物（茶碱）或赋形剂（eudragitt

RL）降解发生在其压缩使用超声能量范围内。2.8.4设备方面的考虑它是解决由于超声波振动产生温度上升的一个重要组成部分，它可以消散模具因热传导系数较高金属以及大多数的导热系数制成片剂的材料的高温。因此，在超声辅助压缩中模具和冲头的使用可能会缩短机器的寿命。该设备也应适当调整和定期检查，以防止的传感器损坏和避免过多的能量损失。2.8.5安全性一种超声用于偏好的原因：它是无声的。高强度的应用通常可以产生更有效地在可听频率，但由此产生的噪声可能是不能容忍的，可能造成伤害。2.9结论超声辅助粉末压缩虽然可行，但为了使其技术更加的完善，我们仍然有很多的研究要做使其应用于大规模的生产中，以此来造福世界。（三）ABAQUS6.10的学习3.1有限元有限元法（FEA，FiniteElementAnalysis）的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。3.2ABAQUS6.10ABAQUS是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。ABAQUS包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料。作为通用的模拟工具，ABAQUS除了能解决大量结构（应力/位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析（流体渗透/应力耦合分析）及压电介质分析。ABAQUS被广泛地认为是功能最强的有限元软件，可以分析复杂的固体力学结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。ABAQUS不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析，同时还可以做系统级的分析和研究。ABAQUS的系统级分析的特点相对于其他的分析软件来说是独一无二的。由于ABAQUS优秀的分析能力和模拟复杂系统的可靠性使得ABAQUS被各国的工业和研究中所广泛的采用。ABAQUS产品在大量的高科技产品研究中都发挥着巨大的作用。3.3ABAQUS建模与仿真的步骤3.3.1part（零件或部件）一个模型通常有一个或几个组成。一个部件又由一个或几个几何体构成。Part模块的组要功能就是建立有限元分析模型所需要的部件，建立部件有两种途径：一是在ABAQUS中直接建立部件，二是从其他的软件中导入部件（如UG，Solidworks，Catia等）。3.3.2Property（材料属性）材料参数是有限元分析的基础，材料弹性模型只需要两个参数弹性模量和泊松比3.3.3Assem