Buscar o entendimento do comportamento mecânico de materiais modernos de alta resistência e alta capacidade de absorção de energia é de suma importância para garantir integridade de estruturas de alta responsabilidade. Em um cenário onde a otimização de geometrias se mostra cada vez mais relevante, estudar o comportamento destes materiais sob a perspectiva da mecânica da fratura é imprescindível para garantir a operação segura e eficiente destas estruturas. Sabendo disso, este trabalho aborda os efeitos do tunelamento da frente de trinca e da plasticidade na técnica da flexibilidade elástica no descarregamento (do inglês elastic unloading compliance, EUC) com o objetivo de proporcionar a determinação mais precisa do tamanho instantâneo de trincas ao longo de ensaios de mecânica da fratura. Sequência da obra de Andrade (2016), onde estes efeitos foram investigados e propostas preliminares elaboradas, este trabalho almeja o aprofundamento da compreensão fenomenológica e o desenvolvimento de abordagens de correção para ambos os efeitos por meio de exploração numérica e ensaios de corpos de SE(B) e SE(T)_c fabricados com aço X65MS. Para o efeito do tunelamento, foi validada a modelagem de trinca semielíptica utilizada por Andrade (2016), enquanto a proposta de correção do tunelamento, apesar de dependente de proporções geométricas dos corpos de prova, se mostrou promissora, o que possibilitou o desenvolvimento de alternativa independente deste fator com resultados no âmbito numérico bastante satisfatórios. Para a plasticidade, é buscado um entendimento individual de efeitos que ocorrem simultânea e concorrentemente ao carregar um corpo de prova da mecânica da fratura (com foco em blunting, redução da área do ligamento remanescente e rotação). Este estudo foi realizado por meio de simulações de elementos finitos, variando as não linearidades de material e de geometria (grandes deslocamentos), onde é possível concluir que o aumento da flexibilidade de corpos de prova ocorre apenas quando ambos os efeitos são ativados simultaneamente nos modelos. Isto possibilitou uma conclusão preliminar da existência de um efeito predominantemente geométrico que afeta a flexibilidade elástica de corpos de prova da mecânica da fratura quando estes são carregados além do limite elástico do material. Com isso, este trabalho demonstra que a redução de área do ligamento remanescente, em uma análise numérica contendo trinca estacionária, é bastante substancial e pode ser responsável pelo comportamento da evolução da flexibilidade com o CMOD mostrado por Andrade (2016). Simulações adicionais contendo modelo de dano GTN calibrados experimentalmente mostram que, apesar de existir correlação entre a área do ligamento remanescente e o tamanho instantâneo de trinca, fatores adicionais existem, e a elaboração de propostas de correção que sejam práticas para aplicação em laboratório necessitam de investigação adicional.

Seeking to understand the mechanical behavior of modern materials with high strength and high-energy absorption capacity is of paramount importance to ensure the integrity of high-responsibility structures. In a scenario where the optimization of geometries is increasingly relevant, studying the behavior of these materials from the perspective of fracture mechanics is essential to ensure safe and efficient operation of these structures. Knowing this, this work addresses the effects of crack front tunneling and plasticity in the elastic unloading compliance (EUC) technique in order to provide a more accurate determination of the instantaneous size of cracks during fracture mechanics tests. Following the work of Andrade (2016), where these effects were investigated and preliminary proposals elaborated, this work aims to deepen the phenomenological understanding and the development of correction proposals for both effects through numerical exploration and tests of SE(B) and SE(T)_c specimens made of X65MS steel. For the tunneling effect, the semi-elliptical crack modeling used by Andrade (2016) was validated, while the tunneling correction proposal, despite being dependent on the geometric proportions of the test specimens, proved to be promising, which enabled the development of a proposal alternative independent of this factor with satisfactory numerical results. For plasticity, an individual understanding of effects that occur simultaneously and concurrently when loading a fracture mechanics specimen (with focus on blunting, reduction of remaining ligament area, and rotation) is approached. This study was carried out through finite element simulations, varying the non-linearities of material and geometry (large displacements), where it was possible to conclude that the increase in the specimens compliance only occurs when both effects are activated simultaneously in the models. This allowed a preliminary conclusion of the existence of a predominantly geometric effect that affects the fracture mechanics specimens elastic compliance when they are loaded beyond the elastic limit of the material. Thus, this work demonstrates that the reduction of the remaining ligament area, in a numerical analysis containing stationary crack, is quite substantial and may be responsible for the behavior of the evolution of compliance with CMOD shown by Andrade (2016). Additional models containing experimentally calibrated GTN damage models show that, although there is a correlation between the remaining ligament area and the instantaneous crack size, additional factors exist, and the elaboration of correction proposals that are practical for laboratory application require further investigation.