通过轧制加工得到的金属板材常表现出各向异性塑性变形行为。然而,基于标准单轴拉伸实验数据难以对各向异性屈服准则进行有效标定。因此需要发展多轴加载实验技术来研究复杂应力状态下材料力学性能,目前,双轴拉伸实验技术虽然已有一定发展,但是主要局限于准静态加载条件,难以开展动态双轴加载实验,因此,开展动态双轴拉伸实验装置设计及相关实验技术研究显得尤为重要。本论文基于Zwick HTM-5020液压伺服高速加载系统,发展了一种材料双轴拉伸力学性能测试技术,主要工作和取得的成果简述如下:（1）双轴拉伸加载装置主要由十字形锥面锤头、加载力臂、十字导向滑轨、十字试样夹持和测力一体化连接杆等组成,其工作原理是:利用锥面接触导向驱动方法,把锤头竖直方向的驱动力转化为水平方向的双轴驱动力,从而实现对十字形试样平面双轴加载。在试样连接杆上黏贴应变片,获得加载力时程曲线,同时采用非接触光学全场应变测试系统对十字试样中心标距区域的应变进行实时监测,再利用数字同步采集器实现应力和应变时间轴的一致性,消去时间轴后,获得双轴加载下材料的应力-应变曲线。（2）采用Creo/Pro-E软件对双轴拉伸加载装置进行三维实体建模,再借助Abaqus有限元数值模拟软件,对双轴拉伸加载装置主要部件进行优化分析,数值模拟结果显示:（1）通过对五种不同锤头锥角进行优化分析,发现接触锥角为45°时,加载臂既有较好的水平驱动转化效率,同时又保持较小的接触力;（2）锤头加载速度会对实测试样上力时程曲线的平台震荡产生明显影响,通过在锤头与滚轮接触处加入橡胶缓冲层,可有效抑制震荡。（3）通过对十字试样标距区域变形均匀性的优化分析,获得了加载臂狭缝个数M、狭缝与减薄区边缘长度L和标距段厚度T等试样设计关键参数。（3）通过设计单轴加载和双探头激光干涉位移同步性实验,对双轴拉伸加载装置的加载一致性和同步性进行了实验验证,初步证实了双轴拉伸实验装置的可行性和可靠性。利用该双轴拉伸实验装置,开展2024-T351铝合金板双轴拉伸加载实验,获得了10-1 s-1和10~1 s-1两种应变率条件下材料双轴拉伸应力-应变曲线,观察到铝合金板材力学性能存在一定的各向异性,同时与单轴加载下的应力-应变数据进行了对比,发现双轴加载下2024-T351铝合金的弹性模量和屈服强度都大幅度提高。