The present paper derives best practices to accurately simulate the installation process of a Blind Rivet Nut (BRN) using FEA. A BRN is a mechanical fastener used to equip plate material with a threaded part. The installation of a BRN inherently induces a high contact force which can have detrimental consequences when applied to non-metals such as polymer composite materials. The effects of the localized stress in the plate on the mechanical performance of the BRN can be studied with the aid of finite element simulations. To this end, the joining by forming process itself is accurately simulated using a computational efficient axisymmetric 2D model. The 2D model enables to predict the metal flow and internal state of stress after setting with sufficient accuracy. The latter is validated using a full 3D model and a multitude of experimental observations. It is shown that the large strain flow curve of the BRN material needs to be adequately identified. An industrially relevant calibration procedure is presented mitigating the experimental effort. In addition, material test selection in case of highly anisotropic BRN materials is discussed based on a thorough stress state analysis. Finally, the sensitivity of the BRN geometry to a change in the most relevant geometrical parameters is demonstrated. The presented experimental methods and numerical models provide fundamental insights in the forming mechanism including process-induced ductile damage while installing the BRN. The latter will foster the development of new BRN applications in multi-material mechanical design.

本文推导出使用 FEA 准确模拟盲铆螺母 (BRN) 安装过程的最佳实践。BRN 是一种机械紧固件，用于为板材配备螺纹部件。BRN 的安装固有地会引起高接触力，当应用于非金属（如聚合物复合材料）时，这可能会产生不利后果。可以借助有限元模拟来研究板中局部应力对 BRN 机械性能的影响。为此，使用计算效率高的轴对称 2D 模型准确地模拟了成型过程本身的连接。2D 模型能够以足够的精度预测设置后的金属流动和内部应力状态。后者使用完整的 3D 模型和大量实验观察进行验证。结果表明，需要充分识别 BRN 材料的大应变流曲线。提出了一种工业相关的校准程序，以减轻实验工作。此外，基于彻底的应力状态分析讨论了高度各向异性 BRN 材料的材料测试选择。最后，证明了 BRN 几何对最相关几何参数变化的敏感性。所提出的实验方法和数值模型提供了对成形机制的基本见解，包括安装 BRN 时工艺引起的延性损伤。后者将促进多材料机械设计中新的 BRN 应用的开发。结果表明，需要充分识别 BRN 材料的大应变流曲线。提出了一种工业相关的校准程序，以减轻实验工作。此外，基于彻底的应力状态分析讨论了高度各向异性 BRN 材料的材料测试选择。最后，证明了 BRN 几何对最相关几何参数变化的敏感性。所提出的实验方法和数值模型提供了对成形机制的基本见解，包括安装 BRN 时工艺引起的延性损伤。后者将促进多材料机械设计中新的 BRN 应用的开发。结果表明，需要充分识别 BRN 材料的大应变流曲线。提出了一种工业相关的校准程序，以减轻实验工作。此外，基于彻底的应力状态分析讨论了高度各向异性 BRN 材料的材料测试选择。最后，证明了 BRN 几何对最相关几何参数变化的敏感性。所提出的实验方法和数值模型提供了对成形机制的基本见解，包括安装 BRN 时工艺引起的延性损伤。后者将促进多材料机械设计中新的 BRN 应用的开发。提出了一种工业相关的校准程序，以减轻实验工作。此外，基于彻底的应力状态分析讨论了高度各向异性 BRN 材料的材料测试选择。最后，证明了 BRN 几何对最相关几何参数变化的敏感性。所提出的实验方法和数值模型提供了对成形机制的基本见解，包括安装 BRN 时工艺引起的延性损伤。后者将促进多材料机械设计中新的 BRN 应用的开发。提出了一种工业相关的校准程序，以减轻实验工作。此外，基于彻底的应力状态分析讨论了高度各向异性 BRN 材料的材料测试选择。最后，证明了 BRN 几何对最相关几何参数变化的敏感性。所提出的实验方法和数值模型提供了对成形机制的基本见解，包括安装 BRN 时工艺引起的延性损伤。后者将促进多材料机械设计中新的 BRN 应用的开发。证明了 BRN 几何对最相关几何参数变化的敏感性。所提出的实验方法和数值模型提供了对成形机制的基本见解，包括安装 BRN 时工艺引起的延性损伤。后者将促进多材料机械设计中新的 BRN 应用的开发。证明了 BRN 几何对最相关几何参数变化的敏感性。所提出的实验方法和数值模型提供了对成形机制的基本见解，包括安装 BRN 时工艺引起的延性损伤。后者将促进多材料机械设计中新的 BRN 应用的开发。