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振動消除應力實際上就是用周期的動應力與殘余應力疊加，使局部產生塑性變形而釋放應力。這里，殘余應力是作為平均應力提高周期應力水平而起作用的。

振動處理是對構件施加一交變應力，如果交變應力幅與構件上某些點所存在的殘余應力之和達到材料的屈服極限時，這些點將產生塑性變形。如果這種循環應力使某些點產生晶格滑移，盡管宏觀上沒有達到屈服極限，也同樣會產生微觀的塑性變形，況且這些塑性變形往往是首先發生在殘余應力最大的點上，因此，使這些點受約束的變形得以釋放從而降低了殘余應力。這就是用振動時效可以消除殘余應力的機理。

振動消除應力是在交變應力達到一定周次后實現的，這就是包辛格效應作用的結果。

一、等幅荷載反復作用下金屬材料的應力與應變

圖是將試件在材料試驗機上進行拉伸，當荷載為變幅遞升多次反復時的應力-應變曲線示意圖。從圖中曲線可見，材料的屈服極限在逐漸提高，殘余變形在逐漸增大，最后導致破壞。而是等幅重復荷載作用下的拉伸曲線示意圖。為重復荷載的幅值，可見，每次拉伸都使屈服點比前一次有所提高，滯回曲線面積減少，殘余變形減少。經過若干次之后，殘余應變為0，說明不再出現新的塑性變形，材料的塑性被強化為彈性，材料處于安定狀態。這正是振動時效力學機理的靜態模擬。

二、振動處理過程中材料的應力和應變

振動處理是對構件施加-交變應力，而殘余應力相當于平均應力而改變了總應力的應力水平。但在交變應力作用下，殘余應力是一個不穩定的力學量，在振動處理過程中逐漸下降，使總應力水平降低。從這個圖中可以看到在振動處理過程中殘余應力的變化情況，當材料受到等幅交變應變作用、如果材料已經屈服，則殘余應力下降。設處理前的殘余應力為σA，回線ACB是第一次交變循環時的應力和應變曲線。當總應力超過A點后，材料進入塑性直到C點。而CB又平行于彈性線，CB末端卻又偏離彈性線。這些現象都是由包辛格效應所致。經過一定次數的循環后應力和應變均處于穩定的回線上。如圖中曲線所示，殘余應力由σA下降到σB而不再變化。

從原理上說是相同的，都說明要使構件中的殘余應力下降，必須使作用應力疊加后大于材料的屈服極限

如果殘余應力下降后，作用應力與殘余應力之和小于屈服極限時，則構件保持穩定的應力狀態。因此振動處理到一定周次后，如果不提高作用應力的量值，則繼續處理已不再起作用。