萬能試驗機（UTM）通過不同速度級別的調節，對塑料材料樣條進行拉伸、彎曲、壓縮或牽引，這是塑料混配實驗室中較普通的設備。在混配料的制備過程中，利用UTM測試材料能夠判斷材料是否適用于某些特定的加工應用或終端應用。UTM還可以用于產品的質量控制，以確保產品質量各個批次之間的一致性。
UTM試驗機包括一個或多個垂直承載的立柱，立柱上安裝一個固定的水平基座，頂部還有一個可移動的水平十字頭（十字橫梁）。現在的UTM試驗機，立柱上通常還有滾珠絲杠用以固定可移動的十字頭。UTM的大小用框架的較大承載水平和測量載荷/拉力的測力計來共同表征。測力計附在依靠電動馬達或液壓裝置驅動的可移動的十字頭上。帶夾具的系列測力計測量力的大小，可以通過數字顯示器或PC機顯示結果。很多UTM具有可互換的測力計，因此可以與所測試的不同材料匹配。靜態試驗利用標準的電子萬能試驗機來進行，通常加載速度范圍為0.001~20in./min（1in.=2.54cm）。動態試驗或循環試驗如裂紋增長和疲勞試驗通常利用液壓伺服系統UTM試驗機來進行，時間較長，載荷較低。
目前，利用萬能試驗機所測試的較常見的項目是拉伸強度和拉伸模量、彎曲強度和模量。按照ASTM D 638和ISO 527進行拉伸試驗時，樣條的兩端都有夾具夾緊，一個夾具是靜止的，另一個固定在十字頭上，背離固定夾具移動，牽引樣條直至樣條出現斷裂，斷裂時十字頭會自動停止。彎曲試驗時（ASTM D790 、D6272以及ISO178），樣條被放在試驗機固定機床的兩個支座上。這個試驗中，十字頭移動的方向與拉伸試驗中移動方向相反，向一個沒有支撐的中心推動而不是牽引樣條，直至樣條彎曲甚至斷裂。因為多數熱塑性塑料材料不會在這個試驗中斷裂，所以不可能計算斷裂彎曲強度。因而，標準的試驗方法要求計算應變為5%時的彎曲應力。
常用的電子UTM試驗機的容量為100～135000 lb。尺寸越大，成本越高。一般來說，立式設備的體積更小也更易于操作，并且還能借助于樣品自身的重力，使棘手的樣品如薄膜也能同較重的注塑部件一樣易于操控。單立柱UTM試驗機的力程較低，價格也較低，結構容量一般為1000lb。門式的UTM試驗機的結構容量可達1000~135000 lb。測力計也以某一較大的適用于UTM試驗機結構和樣品的力值為分類依據。例如，一個100lb的測力計安裝在1000 lb的模框里，可以提供100 lb的試驗載荷。測力計的容量不應超過樣品預測斷裂載荷太多，否則會影響試驗結果的精確性。
與靜態測試所用的電子UTM試驗機不同，液壓伺服UTM試驗機可以進動態測試以及疲勞試驗。這樣必須反復施加應力，進行加載-釋放的循環。例如，疲勞裂紋增長試驗，用戶期望了解待測材料經過多少次循環會斷裂。動態測試萬能試驗機所需的應力比電子萬能試驗機靜態試驗中所需的應力要小。液壓伺服系統試驗機的框架容量從100 lb到數噸不等，價格通常為電子力學試驗機的2~3倍。基本用于金屬材料的疲勞試驗，但是在汽車塑料、航天塑料、生物醫藥塑料以及電子元件用塑料等方面的應用也越來越廣泛，因為這些領域里需要耐疲勞性好的結構部件。
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