Для описания нелинейного деформирования ортотропных материалов при силовом нагружении предложено использовать эндохронную теорию пластичности ортотропных материалов. Определяющие соотношения получены введением тензорного внутреннего параметра состояния и тензора времени релаксации. Эти соотношения представлены в интегральной и дифференциальной формах. Рассмотрены различные виды тензора времен релаксации и функции упрочнения и предложены три модели теории. Для каждой модели получены зависимости при простом нагружении, модели без функции упрочнения представлены аналитическими выражениями. Анализ этих зависимостей позволил установить связь между материальными параметрами моделей и их влиянием на нелинейное поведение материала, а также предложить методику их экспериментального определения. Проведен аналогичный анализ для многослойных композитных материалов. Сопоставление расчетно-теоретических результатов с экспериментальными данными (например, для трансверсально-изотропного материала бороалюминия) показало, что модель с одним временем релаксации не подходит для описания трехосного нагружения, а модель с несколькими временами релаксации и функцией упрочнения наиболее точно соответствует экспериментальным данным. Для многослойных материалов без явно выраженного линейного упрочнения (например, AS4/PEEK) возможно использование олее простых вариантов теории без функции упрочнения. Результаты проведенного анализ вариантов эндохронной теории пластичности ортотропных материалов позволяют лучше понять влияние параметров моделей на поведение композитных материалов и могут стать основой для дальнейших исследований.