材料力学性能测试技术是获取材料力学性能参数最重要的测试手段，工程结构材料关注其弹性模量、屈服强度和断裂强度等主要力学参数。传统的材料力学性能测试通常是在单载荷作用下进行的，而工程结构大多处于复杂的多载荷应力状态下，因此本文设计了基于拉伸-弯曲复合加载的原位力学测试装置。本文的整体架构是以拉伸-弯曲复合加载理论推导为基础，以设计的拉伸-弯曲复合加载测试装置为载体，通过采集控制电路和软件控制程序，以实现典型材料的拉伸-弯曲复合加载原位力学性能测试实验为最终目标。文章提出了拉伸-弯曲复合加载测试装置的设计理念。首先根据现实工况中承受拉伸-弯曲复合载荷的典型工况，在对传统单轴拉伸和弯曲测试理论以及国内外关于拉伸-弯曲复合载荷测试理论研究现状进行分析的基础之上，推导了两端固定式三点弯曲测试的挠度曲线方程。在此基础之上建立了预拉伸位移对于弯曲测试和预弯曲挠度对于拉伸测试中的弹性模量计算公式的修正算法，通过有限元仿真分析证明所改进的计算公式具有很好的准确性与科学性。文章系统地阐述了拉伸-弯曲复合加载测试系统中测试装置的机械结构、测试控制模块和原位检测模块，分析了其对应的工作原理及工作流程。通过理论分析对仪器的整个传动功率、传动件强度以及疲劳寿命进行了校核计算，并同时采用有限元软件对于传动件和结构件的静力学强度以及振动模态进行了分析，保证各部分结构在使用过程中的工作频率避开其固有频率，保证测试装置的工作可靠性。对测试装置中的位移传感器和力传感器进行了标定实验，并给出了相应的验证方法。将商业化标准拉伸试验机上获得的拉伸曲线和本文测试装置实验所获得的拉伸曲线进行对比，发现具有很好的一致性。针对工程上广泛应用的镁合金材料和双金属铜铝复合板开展了相应的力学性能测试。测试结果说明不同程度的预拉伸位移对于固定式三点弯曲的载荷-挠度曲线会产生显著的影响，而弯曲载荷产生的预挠曲变形对于拉伸测试的屈服强度和断裂强度并不会产生显著的影响，只会影响其延伸率。针对铜铝复合材料的性能特点，设计了不同厚度比铜铝复合材料的拉伸测试实验，随着铜层厚度所占比率的降低，复合材料的载荷-位移曲线形状逐渐由类似于铜材料拉伸曲线形状向类似于铝材料拉伸曲线形状过渡，并伴随材料整体屈服强度和抗拉强度的提高，而延伸率会剧烈的降低。最后通过金相腐蚀与断口形貌分析，研究了AZ31B变形镁合金在拉伸-弯曲复合载荷模式下的断裂模式，结果说明其断裂形式为微孔聚集型断裂与沿晶断裂的混合模式。研究铜铝复合材料在拉伸阶段的断裂机制，发现铜层相比于铝层更早的发生断裂，且两层金属的断裂机制存在明显不同。总之，本文开展的针对典型材料在拉伸-弯曲复合载荷模式下力学性能的测试研究，将会为板材冲压、拉弯矫直技术和一些特殊功用的结构件及连接件的力学测试提供有效地测试手段。