ニチノールなどの形状記憶合金 (SMA) は、超弾性効果を示します。超弾性（Superelastic）という用語は、永久変形することなく載荷-除荷周期における大きな変位に耐えられる能力のある材料を表します。
最大 10 ～ 15% のひずみをもたらす載荷-除荷周期において、ニチノール材料は載荷時と除荷時の両方に対して堅い-柔らかい-堅いという順序のヒステリシス反応を示し、永久に変形することはありません。
ニチノール材料モデルは、固体とシェル要素で使用できます。
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| 一軸荷重条件下のニチノール バーの典型的な応力-ひずみ反応。材料は引張と圧縮では、異なる動きを見せることに注目してください。
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形状記憶合金の応力-ひずみ曲線は、従来の材料にはない独特な巨視的動作を示します。この動作は、形状記憶合金で採用されているマクロ力学によるものです。SMA は可逆的なマルテンサイト相変態を示します。これは、結晶学的に規則正しい相である「オーステナイト」と結晶学的にあまり規則正しくない相である「マルテンサイト」との間の固体-固体の拡散を伴わない変態です。
応答カーブで軟化を示す領域は相変態の領域を表します。オーステナイトからマルテンサイトへの変換 (荷重時)、マルテンサイトからオーステナイトへの変換 (非荷重時) が発生します。
しかし、ここではわかりやすくするために応答カーブの柔らかい動作を「塑性」、堅い部分を「弾性」と呼びます。
この定義によると、材料は一定の応力レベル (荷重時の初期降伏応力) に達するまで弾性で動作します。荷重が継続される場合、材料は可塑性のひずみが応力が極限値に達するまで弾塑性の動作を示します。この点から材料は、荷重が増加すると再び弾性で動作します。
非荷重の場合、非荷重時の初期の降伏応力に対して応力が減少するまで、材料は再び常に弾性で除荷を開始します。次に、材料は荷重フェーズから累積された可塑性のひずみがなくなるまで弾塑性的に除荷が行われます。この点から材料は、永久変形のない元の形状およびゼロ荷重下のゼロ応力に戻るまで弾性的に除荷されます。