Деформация твердых тел связана с поведением орбит с взаимодействующими электронами. Если все атомы после прекращения нагрузки возвращают взаимодействующие орбиты в круговое (наиболее устойчивое) состояние, то говорят об упругих свойствах материала.
Если часть атомов не может возвратить свои орбиты в круговое состояние, то говорят о вязких свойствах. Если же у большинства атомов орбиты остаются эллиптическими, то говорят о пластических свойствах материалов. Прочность орбиты с взаимодействующими электронами определяет прочность материала.
Этот механизм можно представить реологической моделью (рис. 18), где прочность орбиты представлена нерастяжимыми нитями, которые при определенных напряжениях разрываются. Все эти свойства имеют свои пределы, при достижении которых тело переходит в другое качество. До предела упругости тело возвращается в исходное состояние после прекращения действия нагрузки.
В интервале от предела упругости до предела вязкости после снятия нагрузки тело возвращается к начальному состоянию только частично и имеет остаточную деформацию, которая увеличивается до предела прочности с увеличением нагрузки. Процесс разрушения начинается с момента достижения равенства прочности оставшихся нитей и усилий упругих элементов. Разрушение происходит даже при снятии нагрузки.
Под действием постоянной нагрузки мгновенно растягиваются свободные пружины (тело Гука), затем вытягивается поршень, и растягиваются пружины тела Кельвина. На третьем этапе вытягивается поршень, и растягиваются пружины до тех пор, пока не натянутся нерастяжимые нити. При увеличении нагрузки начинают рваться более слабые нити, а освободившиеся пружины увеличивают нагрузку на оставшиеся нити, увеличивая скорость разрушения материала. Твердые тела образуют три качественных состояния (комплекса): зоны упругой, упруго-вязкой и упруго-вязко-пластичной деформации.
У тела Кельвина после прекращения действия нагрузки происходит быстрое сжатие свободной пружины. У твердого тела разорвавшиеся нити создают остаточную деформацию после снятия внешней нагрузки до тех пор, пока внешняя нагрузка и усилия освободившихся упругих элементов не превышают сил сопротивления неразорвавшихся связей. При превышении этого предела происходит разрушение с возрастающей скоростью.