本发明公开了一种新型四轴双向加载装置及其试验方法，属于实验力学领域，该装置主要由载荷分配杆、支撑杆、蝶形弹簧、铰接接头、限位销钉、上下承力座等构件组成，本发明通过利用弹簧的压缩量乘以不同弹性系数为力值和机械传动的特点，对试验件进行双轴向动静态试验，也可进行材料双轴向的力学性能试验及疲劳试验，实现了位移同步控制，通过更换不同K值的弹簧来实现比例加载与非比例加载；本发明的结构简单，制造成本低廉，可在普通单轴向试验机上进行四轴双向加载，科学可靠的应用于各向异性材料和薄板材料的双轴向动静态试验一种新型试验加载装置。