在大部分板料的成形和使用当中，材料主要是在面内双向应力状态下受拉应力作用沿不同的加载路径进行的。因此，建立可实现不同加载路径的板料双向拉伸试验方法，对于板料屈服强化行为、成形极限与断裂韧性等方面的研究具有十分重要的意义。 本文采用小型双轴拉伸试验机、光学显微镜和X射线应力分析仪对冷轧硅钢板(50W800G和50W800)在不同加载路径下的应力应变关系，裂纹尖端的屈服行为，裂纹扩展初期的变形形态进行了比较详细地测量和评价。在试样的设计上，借助ANSYS有限元模拟软件，建立了计算模型，对两种硅钢板在1∶1的加载条件下进行了有限元优化设计，确定了十字形双向拉伸试验的试样形式及几何尺寸。 在论文的试验和计算中，加载比例分别为1∶1、2∶1、3∶1。获得了不同加载路径下的双向拉伸应力应变曲线，得出了不同加载路径下应力应变曲线的变化规律。根据不同加载路径下预裂纹试样的应力应变关系研究，论文总结了不同加载路径下裂纹端部测试点应力应变曲线的变化规律。 在含裂纹试样的试验中配置光学显微镜，实现了加载过程中直接对裂纹尖端扩展初期变形形态的原位观察，测得了裂纹尖端扩展初期的开口位移，提出了考虑裂尖耦合效应的修正Dugdale模型。在多轴拉伸硅钢板的断裂韧性研究中，发现修正Dugdale模型与Dugdale模型在计算90°裂纹应力强度因子时结果相差不大，计算45°裂纹应力强度因子时结果相差较大，认为修正Dugdale模型在计算裂纹应力强度因子时可以作为一种修正手段，更符合实际。 将小型双轴拉伸试验机配置到X射线应力仪上，通过非接触的X射线法评价了硅钢在不同加载路径下的力学行为。发现拉伸过程中测试点的轴向应力都是由拉伸前数值较小的拉压应力逐渐变为数值较大的拉应力，且双轴拉伸载荷下，拉伸变形后的轴向应力较单轴拉伸更大。与应变片法相比，X射线法采用原位拉伸时点测量的测量方式，能消除硅钢薄膜应力梯度的影响带来的测量误差，测量结果真实可靠。二者在弹性阶段的测量曲线基本重合，塑性阶段的测量误差在6～10﹪之间。 所有得到的结果证明这种试验方法提高了力学评价的可靠性，也对更精密地描述多轴加载路径下断裂理论的发展打下了试验的基础。在这个基础之下，必定会对材料复杂加载的力学行为和评价技术提供更可靠的途径。