O principal objetivo desta tese de doutorado é o desenvolvimento de uma formulação alternativa do Método dos Elementos de Contorno (MEC) para modelar a propagação de fissuras coesivas em componentes tridimensionais incluindo os efeitos da taxa de carrega- mento. Além disso, é proposta uma nova metodologia para a calibração de parâmetros visco-coesivos em problemas de Mecânica da Fratura Não Linear (MFLN). A estrutura desenvolvida acopla o MEC dipolos visco-coesivo a um método de atualização bayesiana com confiabilidade estrutural. A formulação do MEC empregada baseia-se na introdução de um campo de tensões iniciais para representar o comportamento mecânico dentro da Zona de Processos Inelásticos (ZPI). A degeneração deste campo de tensões ao longo das bordas da fissura resulta na variável dipolo, que captura os efeitos não lineares de fratura. A influência da taxa de carregamento sobre a resistência do material na ZPI é adequadamente tratada por uma função viscosa, que atualiza o modelo de fratura coesiva. O modelo de zona coesiva Park–Paulino–Roesler (PPR) rege o comportamento mecânico não linear na ZPI. Assim, uma atualização do modelo coesivo PPR, para incorporar os efeitos da taxa de carregamento durante a propagação coesiva das fissuras, também é proposta. Os resultados obtidos por meio dessa formulação, incluindo modo misto de propagação, são comparados com soluções de referência experimentais, analíticas e numéricas.

The main objective of this doctoral thesis is the development of an alternative Bound- ary Element Method (BEM) formulation to model cohesive crack propagation in three- dimensional components, including loading rate effects. In addition, a new framework to quantify viscous-cohesive parameters in Nonlinear Fracture Mechanics (NFM) problems is proposed. The developed methodology couples the viscous-cohesive dipole-based BEM approach to the Bayesian Updating with Structural reliability method (BUS). The BEM formulation used is based on the introduction of an initial stress field to represent the mechanical behavior within the Fracture Process Zone (FPZ). The degeneration of this stress field along the crack boundaries results in the quantity dipole, which captures the nonlinear fracture effects. The influence of the loading rate on the material strength within the FPZ is properly handled by a viscous function, which updates the cohesive crack model. The Park–Paulino–Roesler (PPR) cohesive zone model governs the nonlinear mechanical behavior within the FPZ. Then, an update to the PPR cohesive model, to incorporate the effects of the loading rate during the cohesive crack propagation, is also proposed. The results obtained, including mixed-mode crack propagation, through this formulation are compared with reference solutions from experimental, analytical, and numerical approaches.