针对工程结构在实际服役中面临的复杂应力状态，传统单轴力学试验难以真实反映材料多向受力变形特征，本文开展面向复杂应力状态的原位双轴力学试验系统设计、构建与综合性能验证，为材料复杂力学行为研究提供高精度试验平台。
该原位双轴力学试验系统以双向独立加载、原位实时观测、多应力场耦合为核心设计目标，主要由高精度加载模块、运动控制模块、原位观测模块及数据采集模块组成。系统采用双轴正交加载结构，实现拉 - 拉、拉 - 压、压 - 压等多种复杂应力状态精准输出，加载力闭环控制，位移分辨率可达亚微米级，确保试验过程稳定可控。同时，系统集成高速成像与数字图像相关(DIC)技术，可在加载过程中同步捕捉材料表面变形场、裂纹扩展路径，实现宏观力学响应与微观结构演化的原位关联观测。
为验证系统可靠性与测试精度，开展多项性能试验。通过标准试样标定试验，结果表明系统力值误差小于 1%，位移重复性精度优异，满足复杂应力加载要求。开展不同应力比双轴加载试验，系统可稳定输出预设应力路径，变形数据采集连续准确。对比单轴与双轴试验结果，该系统能够有效模拟材料在复杂应力下的非线性变形、屈服特性及损伤演化，突破传统试验设备的应力状态局限。
性能验证结果证明，所构建的原位双轴力学试验系统具备加载精准、控制稳定、观测实时、适用工况广等优势，可满足金属、复合材料、高分子等多种材料的复杂应力力学性能测试需求。该系统的成功构建，补充了复杂应力状态下原位力学测试的技术短板，为材料变形机理研究、失效分析及结构可靠性评估提供关键支撑，在航空航天、高端装备、先进制造等领域具有重要应用价值。
