振動時效消除殘余應(yīng)力，從宏觀上說，是材料力學(xué)性能的體現(xiàn)；從微觀上說，是材料內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)能量的再分配。
金屬構(gòu)件在發(fā)生塑性變形的過程中一般都會伴隨有彈性變形，外力撤去后，塑性變形限制了彈性部分的恢復(fù)，造成彈性勢能無法釋放，在構(gòu)件內(nèi)部形成應(yīng)力場。從能量轉(zhuǎn)換的角度解釋：在塑性變形的過程中，外力所做的功一部分轉(zhuǎn)化成熱量釋放掉，還有一部分存儲于金屬內(nèi)部，以畸變能的形式存在，在其內(nèi)部形成應(yīng)力場，這就導(dǎo)致了殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。
從微觀上觀察金屬晶體，其內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)在大多數(shù)情況下都是非理想排列，存在著很多這樣或那樣的缺陷。比如位錯、空位或者雜質(zhì)等。這些缺陷的存在會在晶體內(nèi)部產(chǎn)生不同程度的晶格畸變，大量的晶格畸變會造成組織內(nèi)部的應(yīng)力集中。宏觀上就表現(xiàn)為構(gòu)件的殘余應(yīng)力。
消除殘余應(yīng)力的措施：一方面，可以通過恢復(fù)物體內(nèi)部被抑制的彈性形變，或使其發(fā)生塑性變形，來釋放其彈性勢能。另一方面，可以增大金屬原子的能量，使其振動加劇，運漸回到其平衡位置，減少晶格的畸變，進(jìn)而達(dá)到降低構(gòu)件殘余應(yīng)力的目的。
振動時效設(shè)備是以振動的形式對金屬構(gòu)件反復(fù)施加載荷，當(dāng)附加動應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加后，達(dá)到或超過材料的屈服極限時，工件發(fā)生塑性變形，降低和勻化工件內(nèi)的殘余應(yīng)力。