本发明公开了一种非共振形式的高频振动裂解试验装置及方法，涉及裂解试验领域，包括胀套和楔形工具头；所述胀套置于试样放置板上，胀套包括左胀套和右胀套，左胀套和右胀套通过方槽卡在楔形工具头小端的外侧；所述楔形工具头的小端与超声变幅杆的一端连接，所述超声变幅杆的另一端与超声波换能器连接，超声波换能器与超声波发生器连接。该装置及方法扩大了振幅的适用范围，与常规共振形式裂解相比，不易产生未拉而振断的现象，同时扩大了研究范围，如超声振动的频率、振幅和拉伸机速度等对金属材料裂解过程和结果影响的一般性规律。