Todos los sólidos exhiben un límite elástico, si éste es excedido, el material responderá ante los esfuerzos externos fallando a través de la generación de grietas a escala atómica y su propagación en la escala macroscópica, cuya velocidad es controlada por inestabilidades en escalas microscópicas.

Asociado a esto, un material puede responder mecánicamente a esfuerzos externos de una manera dúctil o frágil, en una situación en la que ambos comportamientos tienen sus fundamentos en la teoría elástica: la elasticidad es la propiedad que tienen los cuerpos de recuperar su forma original al eliminar la fuerza que los deforma. Si la deformación que sufre el cuerpo desaparece totalmente, se dice que el cuerpo es perfectamente elástico y si conserva parte de la deformación, se dice que es parcialmente elástico (o plástico).

La figura 4 presenta este fenómeno desde el punto de vista atómico en la siguiente cronología:

1. Los átomos se encuentran relajados en su posición y distancia original.

2. Cuando la carga se aplica a niveles bajos de deformación, se origina un pequeño estiramiento atómico, que aumenta ligeramente la distancia interatómica. Recordemos que el enlace atómico se comporta como un resorte.

3. Al liberar la carga, los átomos regresan a su posición original sin modificación en la distancia interatómica.

Por otro lado, cuando la carga origina un deslizamiento molecular en el material produciendo una deformación inelástica, ésta es denominada deformación plástica o permanente. La figura 5 expone este comportamiento en el siguiente orden:

1. Los átomos se encuentran relajados en su posición y distancia original.

2. Cuando la carga se aplica a niveles mayores de deformación, y una vez que se excede el límite elástico, se origina un estiramiento atómico que obliga a un reacomodo planar, es decir, al buscar una estabilidad, cada átomo recorre uno o más espacios al mismo tiempo, permitiendo al material relajarse; este proceso absorbe energía.

3. Al liberar la carga sobre el material, los átomos permanecen en el nuevo arreglo imposibilitados a regresar a su estado original, es decir, en una deformación irreversible o permanente.

De manera general, los metales y los cerámicos (excepto los vidrios) son considerados sólidos cristalinos con estructuras geométricas definidas con enlaces de tipo metálico y covalente-iónico respectivamente. Sin embargo, el comportamiento mecánico de ambos es tan versátil que en ocasiones son confundidos.

A bajas deformaciones, los metales presentan un comportamiento elástico pero, al incrementar el esfuerzo ocurre un deslizamiento atómico (dislocación) que permite absorber energía exhibiendo un comportamiento plástico antes de fracturarse. Por otro lado, los cerámicos carecen de reacomodos atómicos que permitan las dislocaciones, originando un comportamiento completamente elástico con una nula o insignificante plasticidad ocasionando fracturas catastróficas.

Por su parte, los polímeros (plásticos) son considerados materiales con propiedades extraordinarias debido a la combinación de enlaces entre átomos que se conjugan para darles propiedades singulares. Las cadenas poliméricas están unidas por enlaces de carácter covalente, sin embargo, éstos no intervienen directamente en el comportamiento mecánico. Estas propiedades son afectadas sobre todo por los enlaces secundarios (de hidrógeno, Van der Waals, atracciones polares, etc.) al ser separadas las cadenas.

Sin duda, con el desarrollo de la cristalografía por rayos X, la difracción electrónica y diversas técnicas espectroscópicas, fue posible obtener por primera vez información estructural cuantitativa acerca del ordenamiento molecular, la distancia interatómica y la formación de cristales, lo cual ha permitido profundizar el estudio de mecánica de materiales para concebir el concepto de resistencia a la fractura como un análisis sistemático de los mecanismos de falla como resultado de la acción de esfuerzos externos.