Este trabalho apresenta um estudo sobre a abordagem probabilística do problema da fratura frágil em materiais reais, notadamente em regiões com alto nível de heterogeneidades mecânicas e metalúrgicas, e sua extensão à análise de falhas de estruturas soldadas. Inicialmente é feita uma revisão bibliográfica sobre o problema da fratura em regiões heterogêneas e da avaliação da tenacidade em juntas soldadas, de forma a motivar a introdução do tratamento probabilístico teórico da fratura frágil. Através de considerações analíticas e hipóteses consistentes com o modelo apresentado, a abordagem teórica permite correlacionar, de maneira explícita, a fratura de materiais reais com distribuições estatísticas características de eventos extremos. Uma vez que a análise de falhas de estruturas soldadas é fundamentada em modelos estatísticos derivados a partir da distribuição de Weibull, o trabalho apresenta, também algumas considerações sobre o tratamento analítico da estimativa dos parâmetros daquela função, através do Método da Máxima Verossimilhança. Deste modo, é possível comparar a aplicabilidade das distribuições biparamétricas e triparamétricas sobre o modelo probabilístico de fratura. Adicionalmente, foi sugerida a utilização da função composta de Weibull para a análise do comportamento elasto-plástico de juntas soldadas. Finalmente, o trabalho apresenta o desenvolvimento analítico de um modelo probabilístico de fratura aplicado à análise de falhas de uma junta soldada na presença de trincas aleatórias. Através da análise de alguns resultados obtidos a partir de ensaios de CTOD conduzidos sobre aços BS4360 Gr50, foi possível comprovar a eficácia do método desenvolvido em relação à análise de falhas e ao comportamento à fratura de uma estrutura soldada. Adicionalmente, também foram mostradosalguns resultados obtidos através da utilização da função composta de Weibull em condições de predominância da fratura frágil.

This work delas with a study about the probabilistic approach on the brittle fracture problem of real materials, mainly of regions containing mechanical and metallurgical heterogeneities. This methodology is also extended to the failure analysis of welded joints and welded structures in order to determine its reliability. At first, a survey of the brittle fracture problem of heterogenous regions and the evaluation of the fracture performance of welded joints containing local brittle zones is carried out. This review allows to introduce the theoretical approach, where primary emphasis is placed on the associated mathematical methods for the fracture problem, such as the weakest link model and the statistical theory of extrems. By means of analytical considerations and appropriate hypothesis., the correlation of the brittle fracture of real materials and the statistical theory of extrems is demonstrated. Considering that the failure analysis of welded structures is based mainly on the Weibull distribution, a detailed analysis of the three-parameter Weibull function and the composite Weibull function is presented. The estimation of Weibull parameters through the Maximum Likelihood Method is also developed in order to analyse the applicability of two-parameter Weibull distribution against the three-parameter Weibull distribution on the probabilistic fracture model. In addition, the analysis of the applicability of the composite Weibull distribution against the simple Weibull distribution on the probabilistic fracture model is also carried out. Finally, this work presents the analytical development of a probabilistic fracture model used to determine the reliability of welded joints containing random cracks. The efficacy of the probabilistic model on the failure analysis of welded structures is demonstrated through CTOD values obtained by experimentsperformed on BS 4360 steels. Additional conclusions also include some results obtained from the use of the composite Weibull function, provided that the cleavage fracture is predominant. The probabilistic approach and the statistical theory of extrems is shown to lead to a powerful and usefulness method applicable for failure analysis of large welded structures.