从微观方面分析，振动时效可视为一种以循环载荷的形式施加于工件上的一种附加动应力。众所周知，工程上采用的材料都不是理想的弹性体，其内部存在着不同类型的微观缺陷。故而无论是钢、铸铁或其他金属，其中的微观缺陷附近都存在着不同程度的应力集中。当受到振动时，施加于零件上的交变动应力与零件中的残余应力叠加。当应力叠加的结果达到一定的数值时，在应力集中严重的部位就会超过材料的屈服极限而发生塑性变形。这种塑性变形降低了该处残余应力峰值，并强化了金属基体。而后，振动又在一些应力集中较严重的部位上产生同样作用，直至振动附加应力与残余应力叠加的代数和不能引起任何部位的塑性变形为止。此时，振动便不再产生消除和均化残余应力及强化金属的作用。上述解释已由大量的试验加以证明。

      振动时效过程中，激振器施加给工件以与其周期交变力相对应的动态附加应力。附加动应力与工件原存残余应力叠加后，所造成的局部或整体塑性变形，就能使工件残余应力松驰、均化和消除，并提高金属基体的抗变形能力。这是使工件尺寸精度稳定化的关键。

所以，动应力是振动时效中有决定性作用的参数，它不仅与工件中的原始残余应力值有关，而且与工件被处理后的强化和尺寸精度稳定性有直接关系。显然，当处理残余应力较小的工件时，只需选用一定的动应力，产生不大的塑性变形，就能使工件材料强化，使不大的原始残余应力处于稳定，而不发生大的翘曲变形。但是，如果工件的残余应力较大，那么就必须选用足够大的动应力，使工件产生较大的塑性变形，才能使它的残余应力大幅度降低，使工件的材料得到强化，从而使工件尺寸精度获得稳定。

      工件的变形不仅取决于残余应力的大小和分布，还与松弛刚性和抗变形能力有关。振动时效不仅能够减小和均化残余应力，还可提高材料的抗变形能力。对振动处理后的工件进行加静载和加动载试验，可证实这一点。

      试验证明了振动处理的铸件比不经时效的铸件抗静载能力提高30％左右，抗动载能力提高1-3倍，抗温度变形能力也提高近30％。与经过热时效的铸件相比，振动件的抗静载能力提高40％以上，抗动载能力提高70％。

      工件经振动时效后抗变形能力的提高可用循环加载下工件材料弹性性能的提高来解释。而振动时效实质上是对工件附加一种循环动应力。例如在5Kg／mm2动应力下的弹性模量提高10--20％，而在10Kg／mm2时提高30--50％。