分析了残余应力的产生及常规消除残余应力方法的机理；研究了在循环应力下材料的应力-应变特征；研究了材料在循环载荷下产生内耗的过程，以及产生内耗与晶体缺陷的关系；研究了循环载荷下得到的稳定位错结构特征。研究发现，振动时效是在循环载荷下，材料在形成稳定的位错结构过程中，使构件的残余应力得到了消除和均布；用位错理论对残余应力的消除和均布的机理进行了阐述。 研究表明，振动时效是在材料的弹性状态下进行的，在适当频率的振动应力作用下，材料会出现内耗。内耗的产生是由于晶体内部原子重新排列，位错弯结的形成、消失和运动，位错的振动和运动以及晶界滑移的结果。交变应力作用下，金属材料会形成稳定的位错结构，稳定位错结构的形成是亚晶粒和超亚晶粒形成的过程，晶粒内没有晶格畸变，亚晶界发生滑动和“旋转”，从而形成与其他亚晶粒位向差较大的晶粒，形成晶粒的过程会使亚晶粒之间的不协调变得协调，使晶粒内的晶格恢复到平衡状态。塞积在晶界、亚晶界的位错会由于激振循环应力和晶格弹性力的作用而开通，从而使周围晶粒产生滑移，形成一个微观屈服小区，从而使周围晶粒晶格扭曲减少，残余应力得到释放。振动时效使材料发生了微塑性变形，微塑性变形只在材料的部分晶粒内发生。在残余应力存在的区域，其应力幅值较大，因而参与塑性变形的晶粒多，且塑性变形量也较大。另外，既使在不存在残余应力的区域，循环应力也使部分晶粒发生了塑性变形，这种部分晶粒发生的塑性变形和不同应力下塑性变形的程度不同，使大范围内的弹性应力得到分割和降低。 通过对静载下以及循环载荷下材料的塑性变形特征的分析，得出了两者都具有塑性变形的局部性的结论。并认为振动时效过程是对工件施加的应力比R=-1的循环应力的过程。循环应力下，材料的塑性变形特征，反映了材料的疲劳特性，所以，用疲劳理论对振动时效进行分析是可行的。振动时效是一个高周疲劳过程，并依据疲劳裂纹萌生的微细观理论，振动时效动应力的选择应是：消除工件表面的残余应力，激振力产生的动应力σd≤σ-1；消除工件内部的残余应力，激振力产生的动应力σd≤σ0。01。 研究了循环载荷下金属材料塑性变形的传播以及影响塑性传播的因素，同时分析了频率对循环载荷下材料的内耗的影响。研究了残余应力对平板矩形焊接件的固有频率的影响。研究表明，激振频率影响了金属材料的塑性传播速度，塑性变形传播速度降低会引起塑性区尺寸减小，使塑性变形集中程度增加。频率的选择要考虑构件残余应力的分布、构件的固有频率以及时效后残余应力峰值的消除程度及残余应力的分布。残余应力的分布不复杂，且较集中，那么在动应力选择后，激振频率的应选用构件低价固有频率。若构件比较复杂，残余应力的分布曲线也较复杂，应力集中较小，则应选择高价的构件固有频率，高价模态下可使更多的分布均匀的质点产生动应力，但塑性变形过于集中，要严格控制激振时间。如果想消除较多的残余应力而又要使残余应力分布较均匀，以及残余应力在三维方向上都存在，那么先选用较大的动应力，低频率，然后再选用较低的动应力和高频率，在理论上激振会得到较满意的效果。 建立了单自由度的振动时效振动方程，运用阻尼理论，对振动时效的现场判据机理进行了研究。