Предложена нелинейная модель деформирования сплава с памятью формы, в которой рассматриваются параметры состояния не только представительного объема в целом, но и отдельных совокупностей мартенситных образований в нем. Это позволяет учесть различия их поведения при структурном переходе (переориентации мартенсита) и корректно выразить деформации при обратном фазовом переходе (из мартенсита в аустенит), а также обосновать эффект реверсивной памяти формы (немонотонное изменение интенсивности неупругой деформации при обратном переходе без нагрузки после прямого перехода с реверсивным нагружением). Приведены основные соотношения модели для одноосного растяжения-сжатия стержня. Получено аналитическое решение задачи с реверсивной памятью формы, учитывающее структурный переход при изменении нагрузки и прерывание прямого перехода с возобновлением из двухфазного состояния.